Мужская половая хромосома шимпанзе эволюционирует с огромной скоростью. Такой вывод был сделан биологами, расшифровавшими последовательность Y-хромосомы Pan troglodytes и сравнившими ее с последовательностью ДНК человеческой Y-хромосомы. Работа исследователей опубликована в журнале Nature. Ее краткое содержание приведено в пресс-релизе института биомедицинских исследований Уайтхеда.
Хромосомы млекопитающих делятся на неполовые (аутосомы) и половые хромосомы. Аутосомы в геноме представлены попарно, в то время как половые хромосомы могут существовать поодиночке (в зависимости от вида в единственном числе может быть мужская или женская хромосома). У человека пары не имеет мужская Y-хромосома. Долгое время считалось, что она постепенно деградирует. Многие исследователи предсказывали, что через несколько сотен тысячелетий она может полностью исчезнуть.
Авторы новой работы решили проверить правомерность таких прогнозов, сравнив Y-хромосому человека с Y-хромосомой нашего ближайшего родственника - шимпанзе Pan troglodytes (хотя в последнее время появились работы, доказывающие, что это место должен занять орангутан). На первом этапе исследования авторы расшифровали полную последовательность ДНК мужской половой хромосомы P. troglodytes. Несмотря на то что геном шимпанзе был расшифрован несколько лет назад, Y-хромосома во многом оставалась terra incognita. В ее последовательности очень много повторов, которые существенно затрудняют расшифровку.
Сравнительный анализ Y-хромосомы P. troglodytes и Homo sapiens показал, что за шесть миллионов лет с момента разделения эволюционных ветвей двух этих видов последовательности мужских хромосом накопили значительно больше различий, чем аутосомы. Так, шимпанзе потеряли от трети до половины генов, присутствовавших на Y-хромосоме человека.
Ученые предположили, что высокая скорость изменений объясняется особенностями половой конкуренции у шимпанзе. Самка спаривается не с одним самцом, а с максимально возможным количеством партнеров. В условиях столь жесткой конкуренции шанс передать свои гены потомкам получают самцы, производящие, например, самое большое количество спермы. Многие гены, управляющие сперматогенезом, расположены на Y-хромосоме, поэтому отбор действует на нее сильнее, чем на весь геном в целом. А так как она не имеет пары, варианты с неэффективными генами исчезают из популяции. У парных хромосом есть возможность сохранять "плохие" гены, потому что их функцию берут на себя аналоги со второй хромосомы.
В ближайшем будущем авторы работы намерены проверить свои выводы, получив и проанализировав последовательность ДНК Y-хромосомы других видов млекопитающих.