怀特黑德生物医学研究所 怀特黑德研究所的研究人员已经对一头赫里福德公牛的Y染色体进行了测序
信用:理查德·韦伯/赫里福德公牛小牛/ CC BY-SA 2
0 在11月发表的一项新研究中
18在《基因组研究》杂志上，怀特黑德研究所成员大卫·佩吉实验室的科学家首次展示了赫里福德公牛的Y染色体的完整、高分辨率序列
这项研究进行了十多年，表明公牛的Y染色体进化出了几十个相同基因的拷贝，自私地试图制造更多的雄性——这一举动在决定雌性的X染色体中遭到了反击
“当你有一个X染色体和一个Y染色体时，这是一个冲突的环境，”佩奇说，他也是麻省理工学院的生物学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员
“看到牛X和牛Y之间的全面竞争，意味着我们必须更深入地思考这种冲突，将其视为哺乳动物性染色体的一个恒定和普遍的特征
" 佩奇补充说，对控制性染色体行为和进化的力量的这一见解将有助于佩奇实验室的科学家研究男性和女性之间的遗传差异，以及它们如何在身体各个部位的健康和疾病中发挥作用
老鼠、人和牛 大约2亿年前，性染色体——X染色体和Y染色体——从一对规则的对称染色体进化而来
那些天生的女性有两条X染色体
那些天生的男性有一个X和一个Y
佩奇的实验室在2003年成功地对人类Y染色体进行了测序，之后研究人员希望能够将该序列与其他动物的对应序列进行比较，以帮助理解它们是如何随着时间的推移而进化和分化的
为了进行这些比较，佩奇实验室的研究人员列出了几种哺乳动物的名单——包括黑猩猩、负鼠和老鼠——它们占据了哺乳动物家族树的不同分支
科学家们一个接一个地开始对这些生物的基因进行测序，使用一种叫做垫片的高分辨率测序方法——单单体型迭代作图和测序的简称——以获得其他技术(如鸟枪法测序)无法获得的详细程度
这项强大的测序技术使研究人员能够观察到Y染色体的一个奇怪特性:在一些物种中，Y染色体上几乎所有的遗传物质都是由经过数十或数百次扩增的DNA序列组成的——“就像一个镜子大厅，”佩奇说
例如，在小鼠中，只有几个睾丸特异性基因的重复序列构成了近98%的Y染色体
然而，在人类中，重复序列只占45%
佩奇说:“我们想知道这是否只是啮齿动物的一种特性，或者其他Y染色体是否可能接近。”
那是公牛进来的地方
“除了灵长类动物和啮齿类动物，哺乳动物树的下一个分支包括公牛，”詹妮弗·休斯说，她是佩奇实验室的研究人员，也是这篇论文的第一作者
“我们不知道公牛的Y染色体是看起来像老鼠Y还是人类Y或者完全是别的什么
" 公牛的奔跑(排序数据) 贝勒医学院人类基因组测序中心、华盛顿大学麦克唐纳基因组研究所、德克萨斯A&M大学和其他机构的佩奇实验室和合作者花了十多年的时间来梳理公牛Y染色体的复杂性
事实上，它是所有Y染色体中基因密度最大的——这主要是因为它96%的遗传物质是由重复序列组成的
和老鼠一样，公牛的“镜子大厅”的大部分重复出现在睾丸中
但问题依然存在:为什么？“驱动它的不能只是纯粹制造更多的精子，因为那只是过度杀戮，对吗？”休斯说
“完成这项任务并不真的需要数百份基因拷贝
" 当研究人员仔细观察牛的X染色体时，他们发现了一个线索:决定女性的性染色体也有一些睾丸特异性基因的拷贝
休斯说:“我们真的不知道公牛的机制，但人们认为，不知何故，这些基因在Y染色体上的扩增与帮助Y染色体传递有关——X染色体的拷贝被扩增，以对抗这种趋势，帮助X染色体。”
自私的追求 这种X-Y军备竞赛已经被证明发生在老鼠身上:不知何故，Y染色体上的重复基因在配子形成过程中最终出现在精子中时，给了它额外的优势
在2012年的一项研究中，研究人员剔除了Y染色体重复序列
没有额外的基因，精子细胞中的X染色体比Y染色体多，后代的性别比例偏向女性
经过多年的进化，X也发展了重复——以自己的方式在比赛中领先
休斯说，X染色体和Y染色体之间的竞争是自私的，因为性别比例失衡对物种来说不是一件好事
因此，这些改变只对受精卵中的幸运染色体有益
事实上，一种自私的——甚至有害的——机制将在进化树的不同分支中持续数百万年，这表明这些冲突可能是拥有一对不对称性染色体的不可避免的副作用
佩奇说:“这些X-Y军备竞赛可能存在的时间和哺乳动物存在的时间一样长。”
撇开进化论不谈，了解控制牛性别比例的机制在未来几年可能会有实际用途
休斯说:“这可能会引起饲养者的极大兴趣，因为他们希望能够操纵牛后代的性别。”
“例如，奶农更喜欢女性，而肉农更喜欢男性
" 现在，实验室正在研究他们的Y染色体进化树的分枝
公牛的是第七个用垫片法完全测序的性染色体
休斯、佩奇和实验室也在关注其他动物群体的成员，包括爬行动物
佩奇说:“我们的实验室专注于人体内的性别差异，所有这些工作都是受到我们通过比较不同动物的Y染色体和我们自己的Y染色体所获得的经验的启发。”
“就像你去美术馆，坐在长凳上，看着，感受着灵感——这些序列是我们正在做的工作中灵感的无限源泉
我们现在可以把公牛加入我们的画廊了
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
