Y染色体或者男性会消失吗?

我们去年讨论男人为什么长乳头时,顺便讨论了不同动物的性别决定机制——尤其提到了哺乳动物的Y染色体会不断退化,很可能会最终消失——这让很多人发问:男人会因此消失吗?

当然不会了。

首先我们要明确,是有性生殖带来了Y染色体,而非相反——尽管有性生殖的未必只有两种性别,这都要取决于它们能产生多少种互相识别的生殖细胞。

比如实验室的模式生物四膜虫(Tetrahymena thermophila),它们与草履虫亲缘较近,当环境不利时,就会与其它个体以交换细胞核的方式发生细胞层面的性行为。而每个四膜虫在选择交换对象时都有7种可能的识别模式,这意味着它们有7种性别。

类似的现象还出现在变形虫界:黏菌的有性生殖就是不同交配型的性细胞直接融合。而它们的交配型受3个基因位点控制,所以每个2倍体菌株都可以减数分裂出8种性别的性细胞,一个物种就可能累计出500多种性别。

真菌界就更加惊人,比如担子菌门的各种蘑菇,它们的菌丝最初只有一个细胞核,在环境中四处蔓延,遇到另一条单细胞核的菌丝,就与它融合起来,长出双核的菌丝——这就是它们的性行为了。单核菌丝在融合时也由不同的基因位点产生复杂的交配型,常常能表现出两三万种性别——任意两条性别不同的菌丝都能融合。

而作为另一个极端,在植物界,绿藻门的衣藻科干脆没有性别,它们是一些单细胞的绿藻,它们的正常形态就是单倍体,相当于独立的生殖细胞,当环境不利时就任意两两融合,以休眠状态度过严苛时期,然后减数分裂成新的单倍体继续生活。

然而话又说回来了:地球上大约有700万到1000万个物种,90%以上都在有性生殖中表现为两种性别,其中主导生态系统的动物界和陆生植物,全部都在有性生殖中表现为雌雄两性——乍看起来,这是巨大的损失,因为性别的数量越少,可供交配的对象就越少,生殖的竞争就越激烈:那些绿藻、粘菌、蘑菇什么的,从来在形态上看不出性别差异,谁和谁都能凑一对;但是有雌雄区分的动植物,就有了巨大的两性差异,为了繁殖出尽百宝,无所不用其极,付出了惨重的代价。

但这也正是进化的真谛:筛选越强烈,进化越迅速。雌雄两性生殖的物种能够拥有如此高的多样性,于此受益颇多——而一条性染色体往往是性别分化的利器。

就在脊椎动物内部,如我们讨论过的,温度决定是一种古老的策略,但这太被动了,在气候变化时将招致灭顶之灾。而如果有些染色体出现了某个突变基因,可以直接决定携带者的性别,就能一劳永逸的解决这个问题了:对哺乳动物来说,这个突变的染色体将使携带者成为雄性,它就是Y染色体。

而一条染色一旦成为性染色体,也就踏上了闭关自守的毁灭之路:激烈的竞争让两性生殖的物种需要在雌性和雄性身上展现出截然不同的性状,那么决定两性差异的关键基因就最好不要到处乱跑,老老实实地留在性染色体上——用术语描述,就是携带性别决定基因的染色体将在减数分裂时不与其它染色体重组——而重组的一大要义,就是在姐妹染色体之间互通有无,筛除有害突变,弥补基因丢失。

可精原细胞又偏偏是我们身上复制次数最多的细胞,可想而知,Y染色体为了振作雄性哺乳动物的风采,将在一次次世代更替中越来越短,直到灰飞烟灭。

作为比较,人类的Y染色体原本与X染色体一样长,但事到如今,X染色体约有2000个基因,Y染色体只剩86个了。

不难预测,无论Y染色体怎样挣扎,消亡已经在所难免——实际上,哺乳动物中世代更替最快的啮齿目已经有许多个类群失去了Y染色体——但正如我们说过的,是是有性生殖带来了Y染色体,而非相反,我们发现随着这条祖传2亿年的Y染色体消亡,它们都在其它染色体上找到了新的突变,有了新的性别决定机制——比如CBX2基因是最有可能的下一个性别决定基因,对应在人类身上,它位于2号染色体上。