Трагедия лишней хромосомы: ущербность мужчины и сложность женщины
Алексей Алексенко продолжает публикацию цикла «Зачем живые любят друг друга» о загадках размножения и других парадоксах биологии. В этой главы мы окунемся в интимные проблемы половых хромосом
Глава восемнадцатая, в которой вымирание мужчин временно откладывается
Честно говоря, хотелось бы уже подвести черту под темой половых хромосом, тем более что, как мы видели, главная развилка в выборе гендерной идентичности связана с ними довольно опосредованно и самое интересное происходит на хромосоме 17. Однако половые хромосомы выстроили себе такое паблисити в научно-популярной прессе, что отмахнуться от них не получается. Например, время от времени, примерно раз в год, появляется новость, что человеческая Y-хромосома обречена на исчезновение, а значит, исчезнет и сам мужской пол. Эту чепуху так или иначе придется обсудить. Дело не в том, что мы обязаны откликаться на любую дичь, появляющуюся в научно-популярных ресурсах, а просто это неплохой повод, чтобы еще раз cказать, что половые хромосомы и правда особенные. Их проблема — в их одиночестве.
Некоторое время назад было принято смеяться над известной цитатой про «лишнюю хромосому» русского народа. Уважаемые читатели могли заметить, что те времена прошли: рот по-прежнему кривится, но уже не в улыбку. Поэтому шутить мы не станем, а просто скажем: и X, и Y-хромосомы именно лишние, каждая в своем собственном смысле.
Начнем с Y, с ней все проще: ее проблема в том, что она никогда, ни в какой клетке не встречает свою пару. То есть формально ее пара — Х-хромосома, и когда-то они были очень похожи, потому что они были просто парой аутосом (видимо, с этого начинались эволюционные истории всех X и Y, а также Z и W у всех земных тварей). Но потом с ними случилось то самое событие, которое превратило их в половые хромосомы: инверсия или другая крупная перестройка, не позволяющая им прижиматься друг к другу в мейозе и обмениваться участками. Это важно для половых хромосом, потому что признаки полов не должны перемешиваться друг с другом. И если у Х-хромосом еще был шанс заняться рекомбинацией с себе подобными в женских клетках, то для Y-хромосомы все было кончено.
Вообразите, какая ирония: вся эта история с сексом нужна, как мы догадывались, только для того, чтобы организмы могли перемешивать свои гены и за счет этого избавляться от мутационного груза. И вот надо же, именно та хромосома, которая непосредственно отвечает за этот самый секс, такой привилегии лишена. А это значит, что все те ужасы, которые, как думали многие биологи, сопряжены с отказом от секса — вроде «храповика Мёллера» и тому подобных вещей — должны неумолимо вступить в действие. Если наши гипотезы о роли секса верны, то в Y-хромосоме должны стремительно накапливаться вредные мутации, и те гены, которым выпала судьба оказаться на этой хромосоме, обречены на уничтожение. Возможно, эти гипотезы о роли секса действительно недалеки от истины, потому что ровно это и наблюдается: на Y-хромосомах разных существ действительно остается не так уж много генов. На человеческой, к примеру, всего несколько десятков — против полутора тысяч на ее бывшей паре Х. А у лабораторной дрозофилы еще меньше.
Итак, за Y-хромосому впору начать беспокоиться. Впрочем, у нее есть и другие проблемы, кроме накопления вредных мутаций. Например, при мейозе каждая хромосома должна найти свою пару и образовать с ней, как говорят цитологи, бивалент. За тем, чтобы этот процесс прошел без сбоев, следит особый клеточный механизм. Чтобы Y и X не потеряли друг друга окончательно в клеточных пучинах, у них есть небольшие участки сходства (псевдоаутосомные области), которыми они кое-как могут зацепиться друг за друга, но клетку подобная дешевая имитация не устраивает: если вы не сделали все как полагается, а только обозначили контакт, в мейоз вас не пустят. Чтобы договориться с клеточным контролером, существует особый белок, кодируемый у человека опять же Y-хромосомой. Он умеет обманывать контроль, создавая видимость, что в хромосоме все нормально и она готова к редукционному делению.
В Y-хромосоме есть и еще один фокус, также призванный, видимо, имитировать секс (то есть конъюгацию хромосом) при полном отсутствии партнера. Это выяснилось, когда были расшифрованы первые полные последовательности Y-хромосомы. Расшифровать их, кстати, было совсем не просто, и когда звучали первые триумфальные сообщения о полной расшифровке генома то человека, то мухи, то червяка, в них была доля лукавства: на самом деле большая часть Y-хромосомы в этих данных отсутствовала. Дело вот в чем: значительная часть Y-хромосомы состоит из повторяющихся последовательностей. А перед такими последовательностями традиционный инструментарий расшифровщиков бессилен. Наверное, тут придется сделать отступление и кратко объяснить, почему это так.