魚類有好幾種決定性別的方式,有些魚和智人一樣,也是有 Y染色體的是男生,沒有的是女生。大西洋鯡(Atlantic herring)乍看之下沒有性染色體,不過這個 2020 年的論文發現其實有,只是非常非常非常小,只牽涉 3 個基因!

Reconstruction of the birth of a male sex chromosome present in Atlantic herring

大西洋鯡,迷你Y染色體的誕生

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性染色體的關鍵在於「性別決定基因」,配備性別決定基因的個體是男生,沒有的是女生(或反過來)。 性別決定基因就像總開關,寶寶開始發育的時候,上游的總開關打開,啟動一系列下游反應,讓長江下游淹大水(X)個體發育為男生或女生。

 

不同生物的性別決定基因,常常不一樣。智人是 Y 染色體上的 SRY,或是說,是因為決定性別的 SRY 基因出現在某個染色體上,那個染色體才慢慢演化成 X 與 Y 染色體。

 

大西洋鯡,迷你Y染色體的誕生

 

這個論文比較大西洋鯡女生、男生的基因組,發現第 8 號染色體上有一段,兩性間的差異最明顯;進一步縮小範圍,是一個 230 kb 的小區域,上頭僅有 3 個基因。

 

大西洋鯡,迷你Y染色體的誕生

 

3 個基因中,真正的性別決定基因應該是 BMPR1BBY,它是個酵素,存在的話會讓魚寶寶發育成男生。有趣的是,它是 BMPR1B(全名 bone morphogenetic protein receptor 1B)基因少掉一半的殘缺版。

 

大西洋鯡有 2 個基因 A 與 B,BMPR1BBY 和 B 比較像,因此應該是 BMPR1BB 基因複製而成的產物。

 

另外 2 個基因 CATSPERGCATSPER3Y,都是精子的鈣離子通道 CatSper 其中一部份原件。這 2 個基因涉及精子的運作,和男性生殖有關。

 

大西洋鯡,迷你Y染色體的誕生

 

所以狀況大概是,BMPR1BBY 儘管半殘,又經過一系列序列上的變化,仍然保有酵素活性。它似乎在某個時刻演化出新的功能,變成決定性別的關鍵基因。 然後 CATSPERGCATSPER3Y 兩個基因轉移位置後,和 BMPR1BBY 連鎖在一起,形成男性限定區域,配備一組的都會是男生。

 

大西洋鯡,迷你Y染色體的誕生

 

即使非常非常非常短,此一區域可謂 Y染色體的雛形。 假如繼續有基因轉移到附近,和它連鎖起來,導致這段無法重組的區域愈來愈大,終有一天,它會由原本的第 8 號染色體,發展成自成一條的 Y染色體;而無法重組的另一條,就會是 X染色體。

 

大西洋鯡,似乎處於性染色體演化的初期階段。

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新聞稿:

The birth of a male sex chromosome in Atlantic herring

 

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