测试=Y染色体有“毒”?
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在包括人在内以X、Y作为性染色体的生物中,Y染色体十分独特,它只含有较少的基因,但存在大范围的异染色质,能抑制一些DNA序列如转座子的活动。而科学家发现,或许正是这种特征导致了雄性的寿命通常比雌性短。
撰文 | 石云雷
审校 | 吴非
对许多生物而言,雄性和雌性的寿命存在较为明显的差异。以人类为例,据联合国开发计划署2019年的数据,女性的平均寿命比男性高出4.8年。在超过110岁的超长寿人群中,女性也占了大多数。当然,影响寿命的因素十分复杂,生活习惯、社会分工等后天因素对两性的寿命差异都有显著影响。而这其中的遗传因素,也成为很多科学家研究的目标。近年来,科学家以人类细胞和果蝇(同样拥有X、Y性染色体)为研究对象,发现雄性寿命较短或是因为受到了Y染色体的“毒害”。
Y染色体为何有“毒”?
2001年,爱丁堡大学的Brian Charlesworth教授和Doris Bachtrog(目前已是加州大学伯克利分校的教授)发表了完整的人类Y染色体测序结果。他们发现,与其他染色体截然不同的是,人类Y染色体只含有数十个基因,大部分区域具有异染色质的性质。相比之下,人类的另一条性染色体——X染色体包含了数千个基因。在论文中,两位研究人员毫不吝啬地吐槽称,Y染色体上大范围的异染色质给测序过程带来了很大的麻烦。
那异染色质到底是什么呢?异染色质是染色质的一种,其中的DNA双链折叠程度很高且结合紧密,因此极少会被表达。其中还存在大量的卫星DNA序列和被抑制的重复片段,这些片段对维持一些基因的功能、染色体的完整性和稳定性具有关键的作用。与之相对的是常染色质,其中DNA双链折叠程度较低,便于基因表达。异染色质的形成还要归功于一种关键的甲基化修饰——H3K9me3,它能抑制结合DNA的组蛋白的活动。
2015年,一项发表于《科学》的论文揭示了异染色质和人类衰老的关系。当时,中国科学院的研究人员培养了成人早老综合征(Werner's syndrome)患者的一些干细胞。这些细胞显示出一些成熟细胞的特征,且几乎完全失去了H3K9me3修饰。他们表示,这种修饰丢失造成的异染色质改变,可能促进了人类衰老。