男性Y染色体存在的意义是什么？促进了性别在体型上的进化

时间：2021-08-25 00:00:00 来源：网络整理

女性和男性在很多方面都不同，但他们拥有相同的基因组。唯一的例外是男性的Y染色体。乌普萨拉大学(Uppsala University)在《自然生态与进化》(Nature Ecology & Evolution)杂志上发表的一项新研究显示，尽管Y染色体包含的基因很少，但它可以极大地改变男性的体型，从而促进性别差异的进化。这项研究以甲虫为研究对象。

女性和男性通常在形态、生理和行为上有很多不同。这种被称为性别二型性的性别差异是如何进化的，这是一个谜，因为女性和男性共享同一组基因，一个性别的进化变化应该会导致另一个性别的相关变化，从而阻止性别差异的进化。这项新的研究表明，即使两性之间的基因差异很小，也可以促进两性二型性的进化，因此它可以在几代之内进化。

“我们的实验表明，常染色体以及性染色体X和Y，都可能包含对性别二态性很重要的遗传变异，但仅Y染色体就能将性别差异的大小改变多达30%。”这是值得注意的，因为在这些甲虫中，Y染色体只包含少数基因，并代表基因组的很小一部分，就像在人类中一样。许多人认为，Y型染色体只影响男性最重要的生殖过程，即精子的产生。我们的研究结果表明，Y染色体的作用可能比之前认为的更广泛，”乌普萨拉大学生态和遗传学系的博士生菲利普·考夫曼说，他是这项研究的第一作者。

然而，两性二型性的进化不仅取决于基因变异在基因组中的位置，还取决于自然选择和性选择如何对其发挥作用。在实验室进化的帮助下，研究小组表明，性别大小二型性在选择男性体型时可以进化，但当选择只对女性起作用时，基因组的共享部分导致了男性的相关进化反应，阻止了二型性的进化。

“两性二型性最剧烈的变化是，在仅仅十代的时间里增加了50%，这发生在我们用两性对抗的方式进行选择时——倾向于两种性别中相反的体型。”这表明，在正确的选择下，性别差异可以明显地迅速进化，可能比之前认为的更容易，”乌普萨拉大学生态和遗传学系助理教授、这项研究的主要调查者埃琳娜·伊莫宁说。

“将什么样的遗传变异与不同形式的选择相结合，是检验性别差异进化决定因素的有力方法。”通过隔离Y染色体变异的影响从其余的基因组,我们可以直接证明Y染色体的影响有多大,我们不希望看到当我们开始工作,这有助于了解两性异形在这个物种进化。未来的工作将告诉我们更多关于Y染色体如何能对雄性产生如此大的影响，以及它在不同类群性别差异的进化中所起的作用有多普遍，”Immonen总结道。

关于实验的更多信息

在他们的研究中，研究人员通过创造一个超过8000种甲虫(种子甲虫Callosobruchus maculatus)的大谱系，确定了雄性和雌性体型的遗传结构。这个多代家谱被用来量化常染色体和性染色体在体型上的遗传变异。人工选择的使用允许测试不同形式的选择是如何影响大小二态性的进化的，并包括选择只对雄性起作用，只对雌性起作用，或在两性中起性对抗(相反的方向)的作用。经过10代选择后，比较了选择系与亲本群体的性别大小二态性。这两个实验清楚地表明，Y染色体在决定雄性对选择的反应中起着重要的作用。为了进一步测试与Y相关的变异从基因组其他部分的变异中分离出来的效果，研究小组进行了第三次实验。他们通过将不同的Y染色体引入基因相同的背景中，分离出Y染色体对这些甲虫性别大小二型性的影响。换句话说，就是创造出除了Y染色体外，完全是双胞胎的甲虫。

原文检索：

Rapid evolution of sexual size dimorphism facilitated by Y-linked genetic variance

DOI 10.1038 / s41559 - 021 - 01530 - z

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