为什么X,Y染色体形态不同?

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6个答案
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Ent古生物学博士生,科学松鼠会成员

2013-08-09 14:37

根本上来说的话……是因为XY性别决定系统里,性别决定基因是个显性基因。

在不确定多久以前(可能是3亿,也可能是1.7亿),哺乳动物的祖先获得了一个性别决定基因。如果有这个基因,个体就是雄性;没有,就是雌性。是个显性基因。
今天我们称性染色体里含有这个基因的为Y,不含的是X。那个时代,X和Y长得还差不多。

但这个基因一诞生,就注定是要被疏远的命。因为雌性和雄性有不同的生理特征,可能有有不同的行为特征,对后代的利益评价也不一样。所以对于雄性而言的好基因,对雌性可能是差的;反之亦然。

一般而言,同源染色体是经常重组的,一个基因经常从一条跑到另一条的同源位点上去。但是如果一个Y上的基因跑到了X上,就等于是把适合雄性的基因塞给了雌性……不会有好结果的。所以自然选择逐渐阻断了X和Y之间的重组。

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到此还好,只能说X和Y之间有了差异,差异未必表现在形态上。

但是重组是有用的,它能防止恶性搭便车行为。这部分细节参看 http://www.guokr.com/blog/443625/

而现在Y染色体的重组能力大减(只有末端可以粘在X上,还有部分片段可以自己和自己勉强重组),被搭便车害得很惨,好的基因被拖累,坏的突变筛选不掉。因此上面管用的基因越来越少,自身的长度也越来越短。有一项估计是,当初它有1438个有效基因,现在1393个都报废了!

而X还好好的,无他,就是因为女性身体里还有XX可配对,而Y却一辈子遇不到另一个Y。一个X染色体可以一直呆在女性身体里,但在男性身体里客串的话一次也不会超过一代的时间,不至于出现大问题。

到头来,唯一的区别只有一条:性别决定基因是显性的。Y是这个显性基因的携带者,于是它矬了。


如果这个过程持续下去的话,Y染色体也许会在数千万年后消失……不过没关系,它上面如果有关键基因,肯定会被别的染色体接管。最后很可能会形成一个新的性别决定机制。然后新的显性基因携带者又开启一轮新的倒霉史,如此往复。



Graves, J. A. M. (2004). "The degenerate Y chromosome—can conversion save it?".Reproduction Fertility and Development 16(5): 527–534.

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小猫鹰这家伙很懒,还没有写简介

2013-07-05 09:27

算是一种进化的结果吧

一下摘自维基
X染色体和Y染色体现在被认为是由一对相同的染色体演变而来的,这对染色体原属于常染色体(区别于“性染色体”)。某个远古哺乳动物的祖先发生了等位基因的变异(即所谓的“性别基因座”)——只要拥有这对等位基因的个体就会成为雄性。包含这对等位基因之一的染色体最终形成了Y染色体,而包含等位基因另一半的染色体最终形成了X染色体。随着时间的推移和环境对物种的选择,对雄性个体有利而雌性个体有害(或没有明显作用)的基因在Y染色体上不断得到继承和发展,Y染色体也仍不断通过染色体易位获得这些基因。

X染色体和Y染色体之前一度被认为已向不同方向演化了大约3亿年。不过最近的研究(尤其是鸭嘴兽基因组测序[2])中表明,XY性别决定系统只是在大约1.66亿年以前出现的,是在单孔目动物(原兽亚纲)从其他哺乳动物(兽亚纲)中分离出来开始的[3]。这次对兽亚纲哺乳动物XY性别决定系统诞生的重定年是基于有袋动物(后兽下纲)和胎盘动物(真兽下纲)的X染色体中的某些基因序列也出现在鸭嘴兽和飞禽类的常染色体中的发现的[3],而较早以前的估算则是基于鸭嘴兽的X染色体含有胎盘动物的某些基因序列。

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kalsade免疫学在读博士

2013-08-10 13:23
支持者: 红妆带绾 大白公子

染色体是DNA加上组蛋白通过各种层次的折叠组成的大分子,不同的染色体形态不同,关键还是DNA序列不一样,DNA序列长的,可能染色体大一点,另外中着丝粒序列在染色体的相对位置也决定了染色体中着丝粒的位置,这样染色体被着丝粒分开的长短臂不一样,看起来也就不一样。DNA序列包括基因,重复序列等等元件。那就说明X 和Y染色体的序列在很多方面非常不同,XY染色体只有非常有限的同源区,可以进行同源重组,大部分区域都是非同源的,重组不来。

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Lysine.干细胞再生医学在读博士

2013-07-05 00:46

结构不同..............

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精原细胞比卵母细胞分裂次数多很多,这样每一代个体生殖细胞的Y染色体经历的复制次数就比X染色体多。
这样,Y的突变频率就更高。

假定如@ENT所言,Y和X不重组,考虑一个会造成染色体长度变化的突变,如果发生在一个X上,它在与姊妹染色体配对重组时就会造成错误,很可能导致细胞出问题,于是就被淘汰了。但如果发生在Y上就没问题。于是Y就比X更趋向于长度可变。如果有某种使DNA长度变短的机制,就可能造成Y变得比X短。

其实想验证很简单,既然人类的性别决定基因可以是雄性显性,那么也可能有雌性显性的动物存在。找到这样的生物,看看他们的性染色体长度就知道了。

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