آیا کروموزوم Y در حال از بین رفتن است؟

شواهد زیادی نشان می‌دهد کروموزوم Y در حال کوچک‌ترشدن است و برخی آن را به‌عنوان نابودی مردان تعبیر می‌کنند؛ اما چنین چیزی واقعیت دارد؟

جنسی که از لحظه‌ی تشکیل به ما اختصاص داده می‌شود، تا حد زیادی به پرتاب ژنتیکی یک سکه بستگی دارد: X یا Y. اگر دو کروموزوم X وجود داشته باشد، تقریبا همیشه صاحب تخمدان خواهید شد. اگر یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y وجود داشته باشد، بیضه‌ها تشکیل خواهد شد. این بسته‌های مواد ژنتیکی فقط ازنظر اعضای بدنی که به ما می‌دهند، باهم فرق ندارد. کروموزوم Y که حاوی ۴۵ ژن است، در‌مقایسه‌با حدود ۱،۰۰۰ ژن واقع روی کروموزوم X کوتاه است. پژوهش‌ها حاکی ‌از آن است که این کروموزوم در طول زمان کوچک‌تر شده است. این پیشنهاد را برخی به‌عنوان پیش‌بینی نابودی مردان تفسیر کرده‌اند. بنابراین، آیا واقعا کروموزوم Y در حال نابودی است؟ این امر چه معنایی برای مردان می‌تواند داشته باشد؟

برای اینکه بتوانیم به این سؤالات جواب دهیم، ابتدا باید به گذشته برگردیم. ملیسا ویلسون، متخصص زیست‌شناسی تکاملی در دانشگاه ایالتی آریزونا گفت:

کروموزوم‌های جنسی ما همیشه Y و X نبودند و آنچه جنس فرد را تعیین می‌کرد، به‌طورخاص با آن‌ها در ارتباط نبود. وقتی نخستین پستانداران حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیون سال پیش تکامل پیدا کردند، اصلا هیچ کروموزوم جنسی نداشتند. درعوض، کروموزوم‌های X و Y درست مانند دیگر مجموعه‌های کروموزومی بودند و اندازه و ساختار مشابهی داشتند.

توجه به این نکته مهم است که حیوانات به کروموزوم‌های جنسی نیازی ندارند. جنیفر گریوز، ژنتیک‌دان دانشگاه لاتروب در استرالیا، گفت این موضوع در آن زمان صادق بود و اکنون نیز درست است. همه‌ی کروموزوم‌های ما ترکیبی از ژن‌های مرتبط با جنس و ژن‌های غیرمرتبط با جنس هستند. تنها ویژگی خاص کروموزوم Y ژنی است که SRY نامیده می‌شود و به‌عنوان کلید روشن‌وخاموشی برای توسعه‌ی بیضه‌ها عمل می‌کند. درباره‌ی الیگاتور (تمساح پوزه‌پهن) و لاک‌پشت‌ها حتی به کلید روشن‌وخاموش نیازی نیست و دمایی که رویان‌ها در آن رشد می‌کنند، جنس آن‌ها را تعیین می‌کند. در سال ۲۰۰۶، گریوز مطالعه‌ی مروری در مجله‌ی Cell منتشر کرد و در آن نوشت:

«احتمالا اجداد پستاندار ما این ویژگی را داشتند؛ اما در مقطعی از زمان، یک کروموزوم ساده و غیرجنسی قدیمی در یکی از این اجداد دارای ژنی با کلید روشن‌وخاموشی نظیر این شد. با این اتفاق، شما به‌ناگهان برای ایجاد قسمت‌های تولیدمثلی مردانه به کروموزوم Y نیاز پیدا کردید.

به‌محض اینکه کروموزوم Y وجود پیدا کرد، آمادگی کوچک‌شدن را داشت. ویلسون گفت در طول زمان، ژن‌ها دچار جهش‌هایی می‌شوند که بسیاری از آن‌ها مضر هستند. کروموزوم‌ها می‌توانند با نوترکیبی با همدیگر از انتقال این جهش‌ها جلوگیری کنند. در جریان میوز، یعنی زمانی‌که بدن‌های ما اسپرم و تخمک تولید می‌کند، کروموزوم‌های پدری و مادری به‌طور تصادفی باهم ترکیب می‌شوند و بازوهای خود را باهم مطابقت می‌دهند. این رقص ژنتیکی به‌طور یکسان واریانت‌های ژنی مضر و مفید را می‌شکند و احتمال انتقال نسخه‌های عملکردی را افزایش می‌دهد. تمامی کروموزوم‌ها این کار را انجام می‌دهند: کروموزوم شماره‌ی‌ یک مادری بازوهای خود را با کروموزوم شماره‌ی یک پدری مبادله می‌کند و...؛ اگرچه کروموزوم Y همتایی ندارد تا این تبادل ژنی را با آن انجام دهد.

کروموزوم‌های X می‌توانند با همدیگر نوترکیبی حاصل کنند؛ اما کروموزوم Y و X به‌اندازه‌ی کافی مشابه نیستند که نوترکیبی انجام دهند. بدین علت که به‌ندرت در یک فرد دو کروموزوم Y وجود دارد، کروموزوم Y نمی‌تواند با خودش نوترکیبی حاصل کند. ویلسون گفت:

اگر جهش بدی رخ دهد، معمولا می‌توانید آن را با همتای خود مبادله کنید؛ اما Y نمی‌تواند این کار را انجام دهد. بنابراین، کروموزموم Y جهش‌های مضر را در خود جمع می‌کند. در طول زمان، این جهش‌ها با انتخاب طبیعی پاک‌سازی می‌شوند تا زمانی‌که Y کوچک‌تر و کوچک‌تر شود.

پژوهش‌های گریوز نشان می‌دهد که ۱۶۶ میلیون سال پیش، کروموزوم Y از ۱،۶۶۹ ژن بهره می‌برد؛ یعنی برابر با همان تعدادی که روی کروموزوم X قرار داشت. براین‌اساس، محاسبات پیچیده‌ای نیاز نداریم تا متوجه شویم اگر نرخ کاهش یکنواخت باشد (۱۰ ژن در یک‌میلیون سال) و تنها ۴۵ ژن باقی مانده باشد، کل Y در ۴/۵ میلیون سال از بین خواهد رفت. البته «یکنواخت» در اینجا کلمه‌ی مهمی است. پژوهش‌های جدیدتر نشان می‌دهند که نرخ کاهش در طول زمان کند شده است.

در مطالعه‌ای که در سال ۲۰۰۵ در مجله‌ی Nature منتشر شد، پژوهشگران کروموزوم Y انسان را با همتای آن در شامپانزه مقایسه کردند. سپس در سال ۲۰۱۲، همان پژوهشگران کروموزوم Y یک میمون رزوس را توالی‌یابی و نتایج خود را دوباره در مجله‌ی Nature منتشر کردند. پژوهشگران دریافتند از زمان واگرایی انسان‌ها و میمون‌های رزوس درحدود ۲۵ میلیون سال پیش، کروموزوم Y تنها یکی از ژن‌های خود را از دست داده است. این کروموزوم از زمان واگرایی شامپانزه‌ها، یعنی حدود ۶ میلیون سال پیش، هیچ ژنی را از دست نداده است. این نتایج حاکی ‌از آن است زوال کروموزوم Y طبق الگوی خطی رخ نداده است که گریوز در آغاز پیشنهاد کرده است و براساس آن در هر یک‌میلیون سال، ۱۰ ژن از دست می‌روند.

گریوز خاطرنشان کرد زوال کروموزوم Y پدیده‌ی بی‌تکراری نیست؛ زیرا این پدیده برای گونه‌های دیگر اتفاق افتاده است. دو گونه از جوندگان زیرزمینی که ول حفار نامیده می‌شوند، به‌طور مستقل کروموزوم‌های Y خود را از دست داده‌اند. همچنین، سه گونه موش‌ صحرایی خاردار که در چند جزیره‌ی کوچک در ژاپن زندگی می‌کنند و درمعرض خطر انقراض قرار دارند، این پدیده را تجربه کرده‌اند. باوجوداین، همان‌طورکه این گونه‌ها نشان می‌دهند، از‌دست‌دادن کروموزوم Y به‌معنای نابودی نیست. هم موش‌های خاردار و هم ول‌های حفار هنوز جنس نر و ماده دارند.

راسموس نیلسن، ژنتیک‌دان دانشگاه کالیفرنیا گفت:

مردم فکر می‌کنند جنس مسئله‌ی بسیار تعیین‌شده‌ای است، اینکه اگر یک کروموزوم Y داشته باشید، مرد هستید و اگر این کروموزوم را نداشته باشید، زن هستید؛ اما نحوه‌ی عملکرد آن چنین نیست.

به‌گفته‌ی ویلسون، ۹۵ درصد از ژن‌هایی که بیان آن‌ها در مردان و زنان متفاوت است، درواقع روی کروموزوم‌های X و Y قرار نگرفته‌اند. برای مثال، ژن ESR1 که کدکننده‌ی گیرنده‌های استروژن است، روی کروموزوم ۶ قرار دارد. این گیرنده‌ها برای رشد و توسعه‌ی جنسی جنس ماده حیاتی هستند. از‌دست‌دادن کروموزوم Y به‌معنای نابودی جنس نر نیست. درعوض، از‌دست‌رفتن کروموزوم Y احتمالا بدین‌معنا خواهد بود که ژن دیگری به‌عنوان تعیین‌کننده‌ی اصلی جنس، یعنی کلید روشن‌وخاموش، وارد عمل خواهد شد. ژن‌هایی زیادی خارج از کروموزوم Y وجود دارند که این وظیفه را به‌خوبی انجام خواهند دارد.

حال این سؤال مطرح می‌شود: احتمال وقوع این پدیده چقدر است؟ ویلسون گفت: «چنین چیزی ممکن است؛ اما در دوران حیات ما رخ نخواهد داد.»