Was ist das Y-Chromosom? Männliche Chromosomen. Welches Chromosom ist für das Geschlecht des ungeborenen Kindes verantwortlich? Was als nächstes geschah

Männliches Y-Chromosom

Kurzinfo (Video, Englisch): ,

Frauen und Männer haben jeweils 23 Chromosomenpaare. Von jedem Paar erhielt man eines vom Vater und eines von der Mutter. Im Gegensatz zu den autosomalen Chromosomen, die in der Reihenfolge von „1“ bis „22“ benannt werden, haben die beiden „Geschlechts“-Chromosomen Buchstabenbezeichnungen. XX für Frauen und XY für Männer. Von der Mutter – immer das X-Chromosom. Vom Vater erbt das Kind entweder das X-Chromosom (Mädchen) oder das Y-Chromosom (Junge). Aus dem X-Chromosom des Vaters wird die XX-Kombination – und das ist das weibliche Geschlecht. Das Y-Chromosom des Vaters wird zu einer XY-Kombination und bestimmt das männliche Geschlecht. Fast alle Chromosomen unterliegen einer Vermischung (Rekombination), einem Prozess, bei dem jedes Chromosomenpaar unterschiedliche Fragmente miteinander austauscht. Da jeder Mensch nur ein Y-Chromosom besitzt, kommt es im Gegensatz zu den X-Chromosomen nicht zu einer Rekombination. Aus diesen Gründen wird die genealogische Analyse von X-Chromosomen viel komplizierter. Wir erben auch mitochondriale DNA (mtDNA) von unserer Mutter, aber keine von unserem Vater.

Die wichtigsten Werkzeuge der DNA-Genealogie sind Analysen von Mutationen, ihrer Anzahl und Position in mtDNA und Y-Chromosomen. Das Y-Chromosom wird aufgrund der sehr geringen Mutationshäufigkeit und der fehlenden Vermischung (Rekombination) im Gegensatz zur mitochondrialen DNA nahezu unverändert von Generation zu Generation weitergegeben. Basierend auf Mutationsvariationen werden Chromosomen in Haplotypen unterteilt, die in Haplogruppen und Unterklassen (Untergruppen) zusammengefasst werden. Die Buchstabenbezeichnungen von Haplogruppen sind alphabetisch und geben den Zeitpunkt des Auftretens der nächsten Mutation an. Das heißt, die Haplogruppe A (das Y-Chromosom des sogenannten Adam, erschien vor etwa 75.000 Jahren und ist heute hauptsächlich in Südafrika lokalisiert) ist älter (vor etwa 30.000 Jahren) usw. alphabetisch.

Geschätzte Verbreitung von Y-DNA-Haplogruppen 2000 v. Chr. e.

Verteilung von Y-DNA-Haplogruppen

Verbreitung von Y-DNA-Haplogruppen in Europa

Wie der heutige Premierminister (damals Präsident) Russlands, Wladimir Putin, im Jahr 2006 sagte: „Wenn eine Großmutter bestimmte sexuelle Merkmale hätte, wäre sie ein Großvater.“ In der Diskussion ging es um die Möglichkeit, dass Russland Sanktionen gegen den Iran verhängen könnte, aber der Vergleich ist nicht ganz richtig. Dank der Fortschritte in der Genetik wissen wir, dass sich eine Großmutter nicht nur im Aussehen, sondern auch im Satz der Geschlechtschromosomen vom Großvater unterscheidet.

Bei den meisten Säugetieren wird das Geschlecht durch sie bestimmt: Der männliche Körper ist Träger der X- und Y-Chromosomen, und Frauen „begnügen“ sich mit zwei X-Chromosomen. Früher gab es diese Unterteilung nicht, aber als Ergebnis der Evolution vor etwa 300 Millionen Jahren differenzierten sich die Chromosomen. Es gibt Variationen, bei denen die Zellen einiger Männer zwei X-Chromosomen und ein Y-Chromosom oder ein X-Chromosom und zwei Y-Chromosomen enthalten; Die Zellen einiger Frauen enthalten drei oder ein X-Chromosom. Gelegentlich werden weibliche XY-Organismen oder männliche XX-Organismen beobachtet, aber die überwiegende Mehrheit der Menschen weist immer noch eine Standardkonfiguration der Geschlechtschromosomen auf. Mit diesem Merkmal ist beispielsweise das Phänomen der Hämophilie verbunden. Das defekte Gen, das die Blutgerinnung beeinträchtigt, ist mit dem X-Chromosom verknüpft und rezessiv vererbt. Aus diesem Grund ertragen Frauen aufgrund des Vorhandenseins eines doppelten Gens aufgrund des zweiten X-Chromosoms die Krankheit nur, ohne selbst daran zu leiden, während Männer in einer ähnlichen Situation nur ein defektes Gen tragen und krank werden.

Auf die eine oder andere Weise gilt das Y-Chromosom traditionell als Schwachstelle männlicher Organismen, da es die genetische Vielfalt verringert und die Evolution verhindert.

Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass die Ängste vor dem Aussterben der männlichen Rasse stark übertrieben sind: Das Y-Chromosom denkt nicht einmal an eine Stagnation.

Im Gegenteil, seine Evolution ist sehr aktiv; er verändert sich viel schneller als andere Teile des menschlichen genetischen Codes.

Forschung veröffentlicht in Natur zeigten, dass ein bestimmter Teil des Y-Chromosoms beim Menschen und einem seiner nächsten Verwandten, dem Schimpansen, sehr unterschiedlich ist. Im Laufe der 6 Millionen Jahre getrennten Evolution von Affen und Menschen hat sich das Fragment des Chromosoms, das für die Produktion von Keimzellen verantwortlich ist, um ein Drittel oder sogar die Hälfte verändert. Der Rest des Chromosoms ist eigentlich ziemlich konstant.

Die Annahmen der Wissenschaftler über den Konservatismus des Y-Chromosoms basierten auf objektiven Faktoren: der Übertragung vom Vater auf den Sohn ohne Veränderungen (für das X-Chromosom gibt es bis zu drei Optionen – zwei von der Mutter und eine vom Vater, allesamt). kann Gene austauschen), es kann keine genetische Vielfalt von außen erlangen, sondern verändert sich nur durch den Verlust von Genen. Nach dieser Theorie wird das Y-Chromosom in 125.000 Jahren endgültig aussterben, was das Ende der gesamten Menschheit bedeuten könnte.

Allerdings hat sich das Y-Chromosom im Laufe der sechs Millionen Jahre getrennten Evolution von Mensch und Schimpanse erfolgreich verändert und weiterentwickelt. Neue Arbeit vom Massachusetts Institute of Technology befasst sich mit dem Y-Chromosom des Schimpansen. Das menschliche Y-Chromosom wurde 2003 von derselben Gruppe unter der Leitung von Professor David Page entschlüsselt.

Die Ergebnisse der neuen Studie überraschten die Genetiker: Sie gingen davon aus, dass die Abfolge der Gene auf den beiden Chromosomen sehr ähnlich sein würde.

Zum Vergleich: In der gesamten DNA von Mensch und Schimpanse sind nur 2 % der Gene unterschiedlich, und das Y-Chromosom unterscheidet sich um mehr als 30 %!

Professor Page verglich den Prozess der Evolution des männlichen Chromosoms mit einer Veränderung im Aussehen eines Hauses, dessen Eigentümer dieselben bleiben. „Obwohl die gleichen Leute im Haus wohnen, wird fast ständig eines der Zimmer komplett modernisiert und renoviert. Dadurch verändert sich nach einer gewissen Zeit durch die „raumweise“ Renovierung das gesamte Haus. Allerdings ist dieser Trend nicht für das gesamte Genom normal“, stellte er fest.

Der Grund für diese unerwartete Instabilität des Y-Chromosoms ist noch nicht genau geklärt. Wissenschaftler vermuten, dass die genetische Vielfalt darin durch die Instabilität gegenüber Mutationen gewährleistet wird. Der übliche Mechanismus zur „Reparatur“ von Genen versagt auf dem Y-Chromosom und öffnet den Weg für neue Mutationen. Statistisch gesehen wird eine größere Anzahl von ihnen fixiert und verändert das Genom.

Zudem unterliegen diese Mutationen einem deutlich höheren Selektionsdruck. Dies wird durch ihre Funktion bestimmt – die Produktion von Keimzellen. Es ist wahrscheinlicher, dass vorteilhafte Mutationen behoben werden, da sie direkt wirken und die Fortpflanzungsfähigkeit eines Individuums erhöhen. Gleichzeitig haben gewöhnliche Mutationen eine indirekte Wirkung – sie erhöhen beispielsweise die Widerstandskraft des Körpers gegen Krankheiten oder raue Umweltbedingungen. Der Nutzen einer Mutation in einem unspezifischen DNA-Abschnitt zeigt sich also nur dann, wenn sich der Organismus in entsprechend ungünstigen Bedingungen befindet. In anderen Fällen verhalten sich mutierte und nicht mutierte Organismen ähnlich. Die Fruchtbarkeit stellt sich sehr schnell ein – bereits in der zweiten Generation. Entweder reproduziert sich ein Individuum aufgrund der Mutation erfolgreicher und hinterlässt zahlreiche Nachkommen, oder es reproduziert sich deutlich schlechter und kann den Anteil seiner Gene an der Gesamtbevölkerung nicht erhöhen. Dieser Mechanismus funktioniert effizienter bei Schimpansen, deren Weibchen sich ständig mit einer großen Anzahl von Männchen paaren. Dadurch treten die Keimzellen in direkte Konkurrenz und die „Selektion“ erfolgt möglichst effizient. Beim Menschen habe sich das Y-Chromosom aufgrund konservativerer Fortpflanzungsmodelle nicht so schnell entwickelt, sagen Genetiker.

Diese Hypothese wird durch die Tatsache gestützt, dass die Teile des Chromosoms, die an der Spermienproduktion beteiligt sind, zwischen Menschen und Schimpansen am unterschiedlichsten sind.

Die Gruppe von Professor Page arbeitet in Zusammenarbeit mit dem University of Washington Genome Center weiterhin an der Entschlüsselung des Y-Chromosoms anderer Säugetiere. Sie hoffen, Aufschluss über die Entwicklung der Geschlechtschromosomen und ihre Beziehung zu den Verhaltensmustern der Bevölkerung zu geben.

Gegenstand der Genforschung sind die Phänomene der Vererbung und Variabilität. Der amerikanische Wissenschaftler T-H. Morgan entwickelte die chromosomale Vererbungstheorie, die beweist, dass jede biologische Art durch einen spezifischen Karyotyp charakterisiert werden kann, der Chromosomentypen wie somatische Chromosomen und Geschlechtschromosomen enthält. Letztere werden durch ein eigenes Paar dargestellt, das sich durch männliche und weibliche Individuen unterscheidet. In diesem Artikel untersuchen wir, welche Struktur weibliche und männliche Chromosomen haben und wie sie sich voneinander unterscheiden.

Was ist ein Karyotyp?

Jede Zelle, die einen Zellkern enthält, zeichnet sich durch eine bestimmte Anzahl von Chromosomen aus. Es wird Karyotyp genannt. Bei verschiedenen biologischen Arten ist das Vorhandensein von Struktureinheiten der Vererbung streng spezifisch, zum Beispiel hat der menschliche Karyotyp 46 Chromosomen, Schimpansen - 48, Krebse - 112. Ihre Struktur, Größe und Form unterscheiden sich bei Individuen, die verschiedenen systematischen Taxa angehören.

Die Anzahl der Chromosomen in einer Körperzelle wird als diploider Satz bezeichnet. Es ist charakteristisch für somatische Organe und Gewebe. Wenn sich aufgrund von Mutationen der Karyotyp ändert (z. B. beträgt die Chromosomenzahl bei Patienten mit Klinefelter-Syndrom 47, 48), ist die Fruchtbarkeit dieser Personen eingeschränkt und sie sind in den meisten Fällen unfruchtbar. Eine weitere Erbkrankheit im Zusammenhang mit den Geschlechtschromosomen ist das Turner-Schereschewski-Syndrom. Sie tritt bei Frauen auf, deren Karyotyp 45 statt 46 Chromosomen aufweist. Das bedeutet, dass es in einem Geschlechtspaar nicht zwei X-Chromosomen gibt, sondern nur eines. Phänotypisch äußert sich dies in einer Unterentwicklung der Keimdrüsen, schwach ausgeprägten sekundären Geschlechtsmerkmalen und Unfruchtbarkeit.

Somatische und Geschlechtschromosomen

Sie unterscheiden sich sowohl in ihrer Form als auch in den Genen, aus denen sie bestehen. Die männlichen Chromosomen von Menschen und Säugetieren sind im heterogametischen Geschlechtspaar XY enthalten, das die Entwicklung sowohl primärer als auch sekundärer männlicher Geschlechtsmerkmale gewährleistet.

Bei männlichen Vögeln enthält das Geschlechtspaar zwei identische männliche ZZ-Chromosomen und wird als homogametisch bezeichnet. Im Gegensatz zu Chromosomen, die das Geschlecht eines Organismus bestimmen, enthält der Karyotyp erbliche Strukturen, die bei Männern und Frauen identisch sind. Sie werden Autosomen genannt. Im menschlichen Karyotyp gibt es 22 Paare davon. Sexuelle männliche und weibliche Chromosomen bilden 23 Paare, sodass der Karyotyp eines Mannes als allgemeine Formel dargestellt werden kann: 22 Autosomenpaare + XY und Frauen – 22 Autosomenpaare + XX.

Meiose

Die Bildung von Keimzellen - Gameten, deren Verschmelzung eine Zygote bildet - erfolgt in den Geschlechtsdrüsen: Hoden und Eierstöcke. In ihren Geweben findet Meiose statt – der Prozess der Zellteilung, der zur Bildung von Gameten führt, die einen haploiden Chromosomensatz enthalten.

Die Oogenese in den Eierstöcken führt zur Reifung von Eizellen nur einer Art: 22 Autosomen + X, und die Spermatogenese sorgt für die Reifung von zwei Arten von Eizellen: 22 Autosomen + wird zum Zeitpunkt der Verschmelzung der Kerne von Eizelle und Spermium bestimmt und hängt vom Karyotyp des Spermiums ab.

Chromosomenmechanismus und Geschlechtsbestimmung

Wir haben uns bereits mit dem Moment befasst, in dem das Geschlecht eines Menschen bestimmt wird – im Moment der Befruchtung, und es hängt vom Chromosomensatz der Spermien ab. Bei anderen Tieren unterscheiden sich Vertreter unterschiedlichen Geschlechts in der Anzahl der Chromosomen. Beispielsweise gibt es bei Meereswürmern, Insekten und Heuschrecken im diploiden Satz der Männchen nur ein Chromosom des Geschlechtspaares und bei den Weibchen beides. Somit kann der haploide Chromosomensatz des männlichen Meereswurms Acirocanthus durch die Formeln ausgedrückt werden: 5 Chromosomen + 0 oder 5 Chromosomen + x, und Weibchen haben nur einen Satz von 5 Chromosomen + x in ihren Eiern.

Was beeinflusst den Sexualdimorphismus?

Neben der chromosomalen Bestimmung gibt es noch andere Möglichkeiten, das Geschlecht zu bestimmen. Bei einigen Wirbellosen – Rädertierchen – wird das Geschlecht bereits vor der Verschmelzung der Gameten – der Befruchtung – bestimmt, wodurch männliche und weibliche Chromosomen homologe Paare bilden. Weibchen des marinen Polychaeten Dinophyllus produzieren während der Oogenese zwei Arten von Eiern. Die ersten sind klein, haben wenig Eigelb und aus ihnen entwickeln sich Männchen. Andere – groß, mit einem riesigen Nährstoffvorrat – dienen der Entwicklung der Weibchen. Bei Honigbienen – Insekten der Hymenoptera-Reihe – produzieren die Weibchen zwei Arten von Eiern: diploide und haploide. Aus unbefruchteten Eiern entwickeln sich Männchen – Drohnen – und aus befruchteten Eiern – Weibchen, die Arbeitsbienen sind.

Hormone und ihre Wirkung auf die Geschlechtsbildung

Beim Menschen produzieren männliche Drüsen – die Hoden – Sexualhormone wie Testosteron. Sie beeinflussen sowohl die Entwicklung (anatomische Struktur der äußeren und inneren Geschlechtsorgane) als auch physiologische Merkmale. Unter dem Einfluss von Testosteron werden sekundäre Geschlechtsmerkmale gebildet – Skelettstruktur, Figurmerkmale, Körperbehaarung, Klangfarbe. Im Körper einer Frau produzieren die Eierstöcke nicht nur Geschlechtszellen, sondern auch Hormone, nämlich Sexualhormone wie Östradiol. Progesteron, Östrogen, tragen zur Entwicklung der äußeren und inneren Geschlechtsorgane, der weiblichen Körperbehaarung bei, regulieren den Menstruationszyklus und die Schwangerschaft.

Bei einigen Wirbeltieren, Fischen und Amphibien haben die von den Gonaden produzierten biologisch aktiven Substanzen einen starken Einfluss auf die Entwicklung primärer und sekundärer Geschlechtsmerkmale, die Art der Chromosomen hat jedoch keinen so großen Einfluss auf die Geschlechtsbildung. Beispielsweise stoppen die Larven mariner Polychaeten – Bonellias – unter dem Einfluss weiblicher Sexualhormone ihr Wachstum (Größe 1–3 mm) und werden zu Zwergmännchen. Sie leben im Genitaltrakt von Weibchen, die eine Körperlänge von bis zu 1 Meter erreichen. Bei Putzerfischen unterhalten die Männchen den Harem mehrerer Weibchen. Weibchen besitzen neben den Eierstöcken auch die Rudimente der Hoden. Sobald das Männchen stirbt, übernimmt eines der Haremsweibchen seine Funktion (in ihrem Körper beginnen sich männliche Keimdrüsen aktiv zu entwickeln, die Sexualhormone produzieren).

Sexregulierung

Sie erfolgt nach zwei Regeln: Die erste bestimmt die Abhängigkeit der Entwicklung der rudimentären Keimdrüsen von der Sekretion von Testosteron und dem Hormon MIS. Die zweite Regel weist auf die außergewöhnliche Rolle hin, die das Y-Chromosom spielt. Das männliche Geschlecht und alle ihm entsprechenden anatomischen und physiologischen Merkmale entwickeln sich unter dem Einfluss von Genen, die sich auf dem Y-Chromosom befinden. Die Wechselbeziehung und Abhängigkeit beider Regeln in der Humangenetik wird als Wachstumsprinzip bezeichnet: Bei einem Embryo, der bisexuell ist (d. h. mit den Rudimenten der weiblichen Drüsen – dem Müller-Gang und den männlichen Keimdrüsen – dem Wolff-Kanal), erfolgt die Differenzierung der embryonalen Gonade hängt vom Vorhandensein oder Fehlen des Y-Chromosoms im Karyotyp ab.

Genetische Informationen zum Y-Chromosom

Forschungen von Genetikern, insbesondere T-H. Morgan wurde festgestellt, dass bei Menschen und Säugetieren die Genzusammensetzung der X- und Y-Chromosomen nicht gleich ist. Den menschlichen männlichen Chromosomen fehlen einige der auf dem X-Chromosom vorhandenen Allele. Allerdings enthält ihr Genpool das SRY-Gen, das die Spermatogenese steuert und so zur Bildung des männlichen Geschlechts führt. Erbliche Störungen dieses Gens im Embryo führen zur Entwicklung einer genetischen Erkrankung – dem Swire-Syndrom. Infolgedessen enthält das aus einem solchen Embryo entstehende weibliche Individuum im XY-Karyotyp ein Geschlechtspaar oder nur einen Abschnitt des Y-Chromosoms, der den Genort enthält. Es aktiviert die Entwicklung der Gonaden. Bei erkrankten Frauen sind die sekundären Geschlechtsmerkmale nicht differenziert und sie sind unfruchtbar.

Y-Chromosom und Erbkrankheiten

Wie bereits erwähnt, unterscheidet sich das männliche Chromosom vom X-Chromosom sowohl in der Größe (es ist kleiner) als auch in der Form (es sieht aus wie ein Haken). Auch der Satz an Genen ist dafür spezifisch. So äußert sich eine Mutation in einem der Gene auf dem Y-Chromosom phänotypisch durch das Auftreten eines rauhen Haarbüschels am Ohrläppchen. Dieses Zeichen ist nur für Männer typisch. Es gibt eine bekannte Erbkrankheit namens Klinefelter-Syndrom. Ein kranker Mann hat zusätzliche weibliche oder männliche Chromosomen in seinem Karyotyp: XXY oder XXYY.

Die wichtigsten diagnostischen Anzeichen sind pathologisches Wachstum der Brustdrüsen, Osteoporose und Unfruchtbarkeit. Die Krankheit kommt recht häufig vor: Auf 500 neugeborene Jungen kommt ein Patient.

Zusammenfassend stellen wir fest, dass beim Menschen, wie auch bei anderen Säugetieren, das Geschlecht des zukünftigen Organismus zum Zeitpunkt der Befruchtung aufgrund einer bestimmten Kombination von Geschlechts-X- und Y-Chromosomen in der Zygote bestimmt wird.

Jeder Mann hat ein sogenanntes „Y-Chromosom“ in seinem Körper, das einen Mann zum Mann macht. Typischerweise sind die Chromosomen im Zellkern einer Zelle paarweise angeordnet. Für das Y-Chromosom gibt es also ein entsprechendes Paar – das X-Chromosom. Bei der Empfängnis erbt der zukünftige neue Organismus seine gesamte genetische Information von seinen Eltern (die Hälfte der Chromosomen von einem Elternteil, die andere Hälfte von dem anderen). Er kann nur das X-Chromosom von seiner Mutter erben. Vom Vater - entweder X oder Y. Wenn beim Fötus zwei X-Chromosomen vorhanden sind, wird ein Mädchen geboren. Wenn X und Y zusammen ein Junge sind (es kann nicht zwei Y-Chromosomen in einem Organismus geben). Viele Jahre lang glaubten Genetiker, dass die Natur dem Y-Chromosom keine andere nützliche Funktion zuwies. Sie lagen jedoch falsch.

Bis zum Winter hoffen Genetiker, den im Y-Chromosom eingebetteten genetischen Code vollständig entschlüsseln zu können. Die Entschlüsselung des Y-Chromosoms ist Teil des Projekts zur Entschlüsselung des menschlichen Genoms, das von einer internationalen Gruppe von Genetikern durchgeführt wird. Informationen über die genetische Karte dieses Chromosoms sind äußerst wichtig, da sie Antworten auf Fragen zu den Ursachen männlicher Unfruchtbarkeit enthalten. Im Verlauf der Studie wurde jedoch deutlich, dass das Y-Chromosom bei weitem nicht so einfach ist, wie es zunächst schien.

Fast hundert Jahre lang glaubten Genetiker, dass das winzige Chromosom (und das Y-Chromosom ist tatsächlich das kleinste im menschlichen Körper, deutlich kleiner als sein Paar, das X-Chromosom) lediglich ein „Stummel“ sei. Die ersten Vermutungen, dass sich der Chromosomensatz von Männern von dem von Frauen unterscheidet, wurden in den 1920er Jahren aufgestellt. Das Y-Chromosom war das erste Chromosom, das mit einem Mikroskop entdeckt wurde. Es stellte sich jedoch heraus, dass es unmöglich war, das Y-Chromosom mit irgendeiner erblichen genetischen Information abzugleichen; Für das X-Chromosom waren die damaligen Forschungstechnologien (die Untersuchung mehrerer Generationen von Familien zur Identifizierung erblicher Merkmale) durchaus geeignet.

Mitte des 20. Jahrhunderts vermuteten Genetiker mehrere sehr spezifische Gene, die auf dem Y-Chromosom enthalten sein könnten. Bei einem Treffen der American Society of Human Genetics im Jahr 1957 wurden jedoch alle diese Theorien zerstört. Das Y-Chromosom wurde offiziell als „Dummy“ anerkannt und trug keine wichtigen Erbinformationen. Es hat sich die Ansicht durchgesetzt, dass „das Y-Chromosom zwar eine Art Gen trägt, das das Geschlecht eines Menschen bestimmt, ihm aber keine anderen Funktionen zugeschrieben werden.“

Und erst jetzt haben Genetiker begonnen zu verstehen, dass das Y-Chromosom etwas Einzigartiges in der Welt der Gene ist. Es ist äußerst hochspezialisiert: Alle darin enthaltenen Gene (und es waren etwa zwei Dutzend davon) sind entweder für die Spermienproduktion des männlichen Körpers oder für „verwandte“ Prozesse verantwortlich. Und natürlich ist das wichtigste Gen auf diesem Chromosom SRY, dasselbe Gen, in dessen Gegenwart sich der menschliche Embryo auf dem männlichen Weg entwickelt

Das männliche Chromosom, das berüchtigte Y, unterscheidet sich von den anderen 45, die im Gensatz eines normalen Menschen enthalten sind. Sie hat keinen Partner. Sie ist stärker durch verschiedene Mutationen gekennzeichnet. Wie einige Forscher sagen, wird die Zivilisation in naher Zukunft mit dem völligen Verschwinden dieses Elements konfrontiert sein. Andererseits haben neueste Forschungen gezeigt, dass der Fortpflanzungsprozess problemlos ohne Beteiligung dieses Chromosoms ablaufen kann.

Was sagen Wissenschaftler?

Forschern zufolge werden männliche Chromosomen in den nächsten zehn Millionen Jahren verschwinden. Gewissheit darüber kann es natürlich nicht geben, aber die Prognosen werden durch einigermaßen verlässliche Berechnungen bestätigt. Dies geschieht aufgrund des Funktionsverlusts eines Elements der DNA-Struktur.

Heute ist zuverlässig bekannt, dass sich männliche Chromosomen erheblich von anderen, einschließlich X, unterscheiden, da sie während des Fortpflanzungsprozesses keine genetischen Informationen austauschen können. Dies führte zum Verlust von Erbmaterial und zur Anhäufung verschiedener Mutationen, die zwischen den Generationen weitergegeben wurden. Wissenschaftler achten jedoch darauf, dass das Vorhandensein dieses bestimmten Chromosoms bzw. dessen Fehlen kein Hindernis für die Geburt von Nachkommen darstellt.

Neueste Forschung

Oftmals folgen dann eher unglaubwürdige Informationen über Außerirdische im Weltraum, in unserem Fall jedoch nicht. Wissenschaftler haben tatsächlich herausgefunden, wann genau Chromosomen gebildet wurden, um das Geschlecht des Fötus zu bestimmen. Bisher gab es die Meinung, dass dies zum ersten Mal vor drei Millionen Jahrhunderten geschah. In der jüngeren Vergangenheit durchgeführte Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass 166 Millionen Jahre vor unserer Zeit sowohl männliche als auch weibliche Chromosomen im Genpool unserer Gattung fehlten.

Viele vertreten die Theorie, dass die Geschlechtschromosomen (männlich, weiblich) denselben Gensatz haben wie ihre Quelle. In der Antike führte die Evolution der Säugetiere zur Entstehung eines Gens, dessen Allel zur Grundlage des männlichen Organismustyps wurde. Das Allel wird in der modernen Wissenschaft Y genannt, aber das zweite Allel wurde mit X bezeichnet. Das heißt, am Anfang gab es tatsächlich fast identische Chromosomen, der Unterschied lag in einem Gen. Im Laufe der Zeit wurde Y zum Träger genetischer Informationen, die für die männliche Hälfte der Familie nützlicher, für die weibliche Hälfte jedoch nicht wichtig oder schädlich waren.

Einige Merkmale des menschlichen Körpers

Forscher, die die spezifischen Eigenschaften männlicher und weiblicher Chromosomen untersuchten, stellten fest, dass Y während der Gametogenese, also in dem Moment, in dem Keimzellen reifen, nicht in der Lage ist, sich mit X zu rekombinieren. Folglich werden mögliche Veränderungen ausschließlich durch Mutationen hervorgerufen. Die dabei entstehende genetische Information kann durch natürliche Mechanismen nicht als Defekt gewertet werden und es findet keine Verwässerung durch genetische Variationen statt. Folglich gibt der Vater das komplette Set an seinen Sohn weiter – und so weiter, immer wieder, Generation für Generation. Allmählich häuft sich die Zahl der Modifikationen.

Der Reifungsprozess der Keimzellen ist mit der für Spermien charakteristischen Teilung verbunden. Jede solche Teilung ist eine weitere Gelegenheit für die Anhäufung zusätzlicher Mutationen im männlichen Geschlechtschromosom. Auch der Säuregehalt der Umgebung, in der dieser Prozess abläuft, spielt eine Rolle – dieser Faktor provoziert zusätzlich ungeplante Mutationen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Y statistisch gesehen das am häufigsten beschädigte Chromosom des gesamten Gensatzes ist.

Es war, es wurde, es wird sein

Derzeit beträgt die Anzahl der Gene auf dem Y-Chromosom, wie Wissenschaftler sagen, nicht weniger als 45, aber nicht mehr als 90. Konkrete Schätzungen weichen je nach den von den Forschern verwendeten Methoden etwas voneinander ab. Aber das weibliche Geschlechtschromosom enthält fast eineinhalbtausend Gene. Dieser Unterschied ist auf evolutionäre Prozesse zurückzuführen, die zum Verlust genetischer Informationen führten.

Früher schätzten Wissenschaftler, die die Dynamik des Y-Chromosoms untersuchten, dass im Durchschnitt etwa 4,6 Gene pro Million Jahre verloren gehen. Wenn sich dieser Fortschritt in Zukunft fortsetzt, wird innerhalb der nächsten zehn Millionen Jahre die Übertragung vollständig genetischer Informationen durch dieses Objekt eingestellt.

Alternativer Ansatz

Natürlich handelt es sich bei X und Y um Chromosomen, deren Untersuchung der Menschheit im Prinzip erst seit kurzem zugänglich ist, daher liegen Wissenschaftlern meist nur theoretische Berechnungen vor, ohne durch praktische Beobachtungen bestätigte Daten, was immer mit einer geringen Fehlerwahrscheinlichkeit verbunden ist und Unstimmigkeiten. Einige sind bereits davon überzeugt, dass die oben geäußerte Meinung falsch ist.

Spezialisierte Forschung wurde am Whitehead Institute durchgeführt. Wissenschaftler, die den männlichen Chromosomensatz untersuchten, kamen zu dem Schluss, dass der genetische Verfall vollständig gestoppt war. Dies war nur eine Evolutionsstufe, die mit den Eigenschaften des menschlichen Körpers verbunden war, und jetzt wurde ein stabiler Zustand erreicht, der mindestens zehn Millionen Jahre lang so bleiben wird.

Wie es passiert ist

Die erwähnte alternative Studie, die sich auf die X- und Y-Chromosomen konzentrierte, umfasste die Sequenzierung von 11.000.000 Basenpaaren des männlichen Chromosoms. Als experimentelle Proben wurden genetische Daten von Rhesusaffen verwendet. Die dabei gewonnene Sequenz wurde mit dem entsprechenden Abschnitt des männlichen Schimpansenchromosoms verglichen und als Kontrolle eine Probe menschlicher Erbinformation entnommen. Anhand der gewonnenen Daten konnte die Annahme bestätigt werden, dass der genetische Inhalt männlicher Chromosomen seit 25 Millionen Jahren konstant ist.

Eine der Autoren dieser Studie ist Jennifer Hughes, die erklärte, dass das Y (das Symbol für das männliche Chromosom) nur ein Gen verloren hat, was sich deutlich von den experimentellen Proben von Makaken unterscheidet. Dies weist darauf hin, dass der Menschheit in naher Zukunft (Zeitintervalle in Millionen von Jahren können jedoch nur willkürlich als so bezeichnet werden) kein Risiko eines Chromosomenverlusts droht.

Ist das beängstigend?

Derzeit wissen Wissenschaftler genau, welches Chromosom für das Geschlecht des ungeborenen Kindes verantwortlich ist: Es hängt genau von diesem 23. Paar ab, das im männlichen Körper nicht einmal durch dasselbe Paar repräsentiert wird, denn für Frauen ist XX charakteristisch, für Männer jedoch - XY. Daher lösen Theorien über das mögliche Verschwinden von Y bei vielen Ängste aus: Wird die Menschheit dann aussterben? Werden wir gleichgeschlechtlich?

Wissenschaftler versichern: Es besteht kein Grund zur Sorge. Vor nicht allzu langer Zeit zeigte eine an einem wissenschaftlichen Institut auf Hawaii durchgeführte Forschung deutlich, dass gesunde Nachkommen durchaus möglich sind, wenn zwei Gene auf dem männlichen Chromosom vorhanden sind – und das gilt auch für Mäuse. Dies bedeutet, dass es in Zukunft möglich sein wird, dieses Chromosom vollständig zu umgehen und sich erfolgreich ohne es zu vermehren. Dies gilt auch für den Menschen. Wissenschaftler merken an: Solche Forschungsergebnisse sind nicht nur für diejenigen wichtig, die um das Schicksal der Menschheit in ferner Zukunft fürchten. Es ist durchaus möglich, dass sie dabei helfen, Antworten auf Fragen zur Beseitigung männlicher Unfruchtbarkeit zu finden.

Wie das Experiment durchgeführt wurde

Der Arbeitsablauf der Forscher umfasste die Interaktion mit den Fortpflanzungszellen männlicher Mäuse. Sie arbeiteten daran und ließen nur zwei Gene des männlichen Chromosoms übrig. Einer von ihnen ist für die Bildung der männlichen Körperstruktur verantwortlich, einschließlich der Hormonentwicklung und der Spermatogenese, und der zweite ist für den Proliferationsfaktor verantwortlich.

Während der Forschung wurde klar, dass das Gen, das die Vermehrung von Spermogonien verursacht, das einzige ist, das das Fortpflanzungssystem von Mäusen wirklich benötigt, um Nachkommen zu bilden.

Was als nächstes geschah?

Um die Ergebnisse ihrer theoretischen Schlussfolgerungen zu testen, befruchteten Wissenschaftler unter Laborbedingungen Mäuseeier mit verbesserten männlichen Chromosomen. Zu diesem Zweck wurde eine hochpräzise intrazytoplasmatische Injektionsmethode verwendet. Die sich entwickelnden Embryonen wurden in den weiblichen Körper – in die Gebärmutter – eingepflanzt.

Statistiken zeigten: 9 % aller Schwangerschaften verliefen erfolgreich und die Nachkommen kamen vollkommen gesund zur Welt. Erfolgt der Fortpflanzungsprozess jedoch unter Beteiligung einer männlichen Maus, deren Chromosom nicht verändert wurde, beträgt der Anteil erfolgreicher Schwangerschaften ohne Abweichungen in der Entwicklung des Nachwuchses nur 26 %. Dies zeigt deutlich, dass das männliche Geschlechtschromosom in Zukunft nur noch ein Relikt vergangener Jahrtausende sein könnte. Es wird wahrscheinlich möglich sein, auf anderen Chromosomen Elemente zu finden, die für die genetische Information verantwortlich sind und mit dem männlichen Chromosom korrespondieren. Wenn Sie deren Funktionalität aktivieren, wird das betreffende Objekt vollständig überflüssig.

Onkologie und Genetik

Vor einiger Zeit wurden Studien veröffentlicht, die einen Zusammenhang zwischen der Wahrscheinlichkeit der Entwicklung bösartiger Tumoren und dem Verlust des männlichen Chromosoms zeigten. Dies kommt manchmal im Alter vor. Betroffen sind vor allem Leukozyten. Wissenschaftler haben auch herausgefunden, dass dies einer der Gründe für die frühe Sterblichkeit ist: Männer mit Genveränderungen sterben normalerweise früher, Frauen leben jedoch länger.

Dieses Phänomen wurde erstmals vor etwa einem halben Jahrhundert beschrieben, doch die Folgen sowie die Ursachen bleiben bis heute ein versiegeltes Geheimnis für die Öffentlichkeit. Im Rahmen der Studie in Schweden wurden Blutproben von 1.153 Personen im Alter von 70 bis 84 Jahren entnommen. Es wurden nur Blutproben von Männern untersucht, und die Probe basierte auf Menschen, die ab einem Alter von mindestens vierzig Jahren regelmäßig in Kliniken im ganzen Land beobachtet wurden. Die gesammelten Informationen zeigten deutlich, dass der Verlust des männlichen Chromosoms charakteristisch für diejenigen ist, deren Lebenserwartung etwa 5,5 Jahre kürzer ist als für Männer, die eine solche Veränderung nicht erlebt haben. Wenn die Zahl der Leukozyten mit veränderter Geninformation zunahm, stieg die Wahrscheinlichkeit eines Todes durch bösartige Prozesse.

Stereotype und verlässliche Informationen

Es ist allgemein anerkannt, dass das Y-Chromosom das Chromosom ist, das das Geschlecht des Kindes bestimmt, und hier erschöpfen sich seine Funktionen. Tatsächlich sind die darin gespeicherten genetischen Informationen für viele Funktionen wichtig. Wissenschaftler hoffen, dass durch die Untersuchung der Eigenschaften dieses Chromosoms ein wirksames Medikament gegen Tumore entwickelt werden kann. Ärzte vermuten, dass der Verlust von Chromosomen mit zunehmendem Alter zu einer Schwächung des Immunsystems führt. Dies wiederum schafft Bedingungen für das Wachstum bösartiger Zellen.