Самці нашого виду відрізняються від самок наявністю Y-хромосоми, яка спрямовує розвиток організму за чоловічим типом. Це крихітна хромосома в людському геномі, і вона продовжує зменшуватися. Якщо процес і надалі піде тими ж темпами, ми ризикуємо залишитися без Y-хромосоми. Але чи зникнуть при цьому справжні чоловіки?
З часів школи ми пам’ятаємо, що статеве розмноження допомагає комбінувати генетичний матеріал батьків, прискорюючи еволюцію і пристосування наступних поколінь до умов, що постійно змінюються. Вчені вважають, що такий механізм виник близько мільярда років тому, і сьогодні понад 99,9% еукаріотів вдаються до статевого розмноження хоча б на певній фазі свого життєвого циклу.
Серед них є гермафродити, які мають обидва типи статевих органів одночасно, тварини з кількома різновидами самців або самок, а у бактерій і зовсім зустрічаються види з сімома варіантами «статей» (точніше, типів спарювання). Але немає жодного прикладу, в якому для появи потомства потрібна була б участь більш ніж двох партнерів: у будь-якому випадку один з них стає донором генетичного матеріалу, «батьком», а інший — реципієнтом, «матір’ю».
З чого зроблені хлопчики
Стать живого організму в більшості випадків визначається набором генів, отриманих від батьків. Якщо хоча б один із них передав нащадку статеву хромосому з потрібними «інструкціями», то розвиток піде в одному напрямку, якщо таких «інструкцій» не виявилося — в іншому. Іноді ця спеціальна хромосома визначає формування самки.
Так, у птахів, деяких рептилій та комах є загальна для обох статей Z-хромосома, і самці містять її у двох копіях. Самки успадковують лише одну Z, а на додаток до неї W-хромосому; Ця система визначення статі називається ZW. На відміну від птахів, людина за умовчанням — жінка. Як і в більшості інших тварин, у нашого виду самки несуть пару статевих хромосом XX, і за відсутністю чоловічої Y організм розвивається як жіночий. Існують інші системи визначення статі, але вони набагато менш надійні й зустрічаються рідко.
У людей ключовим геном Y-хромосоми можна назвати SRY, який кодує білковий фактор розвитку сім’яників. Він включається в ембріона на 12-му тижні після зачаття та активує сусідні гени, ініціюючи формування сім’яників. Сім’яники своєю чергою, виробляють гормони, що диригують розвитком решти організму. Крім цих нечисленних генів Y-хромосома людини несе дуже багато ДНК, яка не кодує жодних білків і раніше вважалася просто сміттєвою. Ймовірно, вона виникла в результаті еволюції звичайної Х-хромосоми, починаючи з того моменту, коли на ній з’явилися перші гени, що визначають розвиток самця.
При цьому у нової Y-хромосоми не виявилося пари — запасної копії, порівняння з якою допомагало б виправити помилки, тому вона почала змінюватися й еволюціонувати дуже швидко. Якщо, наприклад, понад 90% послідовності ДНК на Х-хромосомі людей та людиноподібних мавп збігаються, то для Y ця цифра становить 14–27%. Щобільше, еволюція «чоловічої» хромосоми загалом спрямована у бік деградації.
Хромосома вже не та
Те, що еволюція всіма силами намагається зменшити Y-хромосому, скоротивши число генів у ній, цілком логічно: якщо ми можемо виправляти помилки, не варто ризикувати появою небезпечних мутацій у тому чи іншому гені. Якщо його копія є і на X, такого фрагмента можна позбутися, покладаючись на «запасний» варіант. Тому сьогодні Х-хромосома людини кодує щонайменше 700–1000 білків, а Y — лише 55. Однак на цьому процес деградації «чоловічої» хромосоми не завершився. Щобільше, судячи з результатів недавнього дослідження, він іде навіть швидше, ніж ми думали. Так, довгий час вважалося, що Х та Y-хромосоми наших ссавців предків розділилися близько 300 млн років тому, проте нові дані скоротили цей термін майже вдвічі.
З’ясувалося це в процесі вивчення австралійських качконосів — ссавців, унікальних практично з усіх боків. Мало того що вони відкладають яйця і при цьому годують дитинчат молоком, мало того, що отруйні й здатні сприймати електричні сигнали, так ще й система визначення статі у них дуже оригінальна. Замість однієї пари статевих хромосом вони несуть відразу п’ять: у самок десять X, а у самців по п’ять X і Y, причому майже не відрізняються один від одного.
Така ситуація, очевидно, характеризує не до кінця минулий поділ між «чоловічою» та «жіночою» хромосомами. Отже, цей процес розпочався у наших предків не раніше, ніж розійшлися еволюційні шляхи качконосів та інших ссавців, тобто лише 166 млн років тому. Такого терміну нашій Y-хромосомі виявилося достатньо, щоб зіщулитися з 700-1000 генів до 55; легко підрахувати, що через 10–11 млн років вона може повністю зникнути.
Коли хлопчик не хлопчик
На нещодавній Олімпіаді в Парижі ми спостерігали за гучним скандалом навколо виступів алжирської боксерки Іман Хеліф, яка у підсумку завоювала золото. Проблема була не тільки в тому, що Іман виглядала помітно більшою і міцнішою за суперниць: генетичні тести показали, що її клітини несуть Y-хромосому. Однак навіть у такому випадку назвати Хеліф чоловіком не можна: медицині відомі різні фізіологічні причини, при яких навіть присутність Y-хромосоми не дозволяє однозначно визначити стать людини.
Наприклад, через вроджену нечутливість до гормонів сім’яників або їх дефіцит організм може продовжити розвиток «за умовчанням», тобто за жіночим типом. Буває, що у «генетичних чоловіків» формуються жіночі зовнішні статеві органи, часом навіть яєчники та матка, і люди при цьому навіть не підозрюють про наявність у себе якихось особливостей. Фізично вони часто теж не сильніші, адже посилене зростання кісток і м’язів запускається тестостероном, якого у таких людей або замало, або організм на нього не реагує. Втім, розв’язувати питання про те, ким вважати Іман Хеліф та її подібних — спортсменами чи спортсменками, ми надаємо спортивним асоціаціям.
Безхромосомні чоловіки
Звичайно, прогнозувати, що буде з людством у такій далекій перспективі, досить важко. Однак очевидно, що навіть повна відсутність Y-хромосоми не призведе ні до вимирання виду, ні навіть відмови від статевого розмноження. Такі приклади відомі й сьогодні: самці споріднених хом’якам Ellobius talpinus, які мешкають на південному сході Європи та Середньої Азії, а також японських колючих мишей (Tokudaia sp.) давно втратили Y-хромосому (і навіть ген SRY) і, як і самки, несуть одну або дві Х — і чудово обходяться цим набором.
У генетичних дослідженнях щурів Tokudaia було показано, що більшість «чоловічих» генів у них перемістилася з Y-хромосоми на інші. Ген SRY зник, проте ген SOX9, який повинен включатися за його командою, змінився, і у самців має додаткові ділянки, завдяки яким здатний спрацьовувати без вказівки від SRY. Таким чином, відмінності між самцями та самками стали визначатися іншою (для щурів — третьою) хромосомою, яка частково набула функції статевої. Поки вона не надто відрізняється від інших хромосом, але згодом, можливо, повторить еволюційний шлях Y, деградувавши до коротшої форми, не такої небезпечної з погляду мутацій. Можливо, цим шляхом піде і людський геном — питання лише в тому, яка саме хромосома стане новою «чоловічою».
Більше цікавого: