Y -хромосома — одна из двух половых хромосом у млекопитающих териев и других организмов. Наряду с X-хромосомой она является частью системы определения пола XY , в которой Y является хромосомой , определяющей пол , поскольку наличие Y-хромосомы приводит к тому, что потомство, полученное при половом размножении , имеет мужской пол . У млекопитающих Y-хромосома содержит ген SRY , который запускает развитие мужских гонад . Y-хромосома передается только от родителей-мужчин потомству-мужчин.
Y-хромосома была идентифицирована как хромосома, определяющая пол, Нетти Стивенс в колледже Брин-Мор в 1905 году во время изучения мучного червя Tenebrio molitor . Эдмунд Бичер Уилсон независимо открыл те же механизмы в том же году, работая с Hemiptera . Стивенс предположил, что хромосомы всегда существуют парами и что меньшая хромосома (теперь обозначенная как «Y») была парой X-хромосомы, открытой в 1890 году Германом Хенкингом . Она поняла, что предыдущая идея Кларенса Эрвина МакКлунга о том, что X-хромосома определяет пол, была неверной и что определение пола , на самом деле, связано с наличием или отсутствием Y-хромосомы. В начале 1920-х годов Теофилус Пейнтер определил, что X- и Y-хромосомы определяют пол у людей (и других млекопитающих). [4]
Хромосоме было дано название «Y» просто для того, чтобы следовать за «X» Хенкинга в алфавитном порядке. [5] [6] Идея о том, что хромосома Y была названа из-за ее внешнего сходства с буквой «Y», ошибочна. Все хромосомы обычно выглядят как аморфный сгусток под микроскопом и принимают четко определенную форму только во время митоза . Эта форма смутно напоминает X для всех хромосом. Совершенно случайно, что хромосома Y во время митоза имеет две очень короткие ветви, которые могут выглядеть слитыми под микроскопом и выглядеть как нисходящая часть Y-образной формы. [5] : 65–66
Большинство млекопитающих териев имеют только одну пару половых хромосом в каждой клетке. У самцов есть одна Y-хромосома и одна X-хромосома , в то время как у самок есть две X-хромосомы. У млекопитающих Y-хромосома содержит ген SRY , который запускает эмбриональное развитие как самца. Y-хромосомы людей и других млекопитающих также содержат другие гены, необходимые для нормального производства спермы. [ необходима цитата ]
Однако есть исключения. Среди людей некоторые мужчины рождаются с двумя X и Y («XXY», см. синдром Клайнфельтера ), одной X и двумя Y (см. синдром XYY ). У некоторых женщин три X ( трисомия X ), а у некоторых одна X вместо двух X («X0», см. синдром Тернера ). Существуют и другие вариации, при которых во время эмбрионального развития активируется ген WNT4 [7] и/или повреждается ген SRY, что приводит к рождению девочки XY (синдром Суайера [7] ). Хромосома AY также может присутствовать, но не приводит к развитию мужского фенотипа у людей с синдромом нечувствительности к андрогенам , вместо этого приводя к женскому или неоднозначному фенотипу. В других случаях ген SRY копируется в X, что приводит к рождению мальчика XX [8] .
У многих эктотермных позвоночных нет половых хромосом. [9] Если эти виды имеют разный пол, пол определяется окружающей средой, а не генетически. Для некоторых видов, особенно рептилий , пол зависит от температуры инкубации. [10] Некоторые позвоночные являются гермафродитами , хотя гермафродитные виды чаще всего являются последовательными , то есть организм меняет пол, производя мужские или женские гаметы в разные моменты своей жизни, но никогда не производя и то, и другое одновременно. Это противоположно одновременному гермафродитизму, когда один и тот же организм производит мужские и женские гаметы одновременно. Большинство видов с одновременным гермафродитизмом являются беспозвоночными, а среди позвоночных одновременный гермафродитизм был обнаружен только у нескольких отрядов рыб. [11]
Считается, что хромосомы X и Y произошли от пары идентичных хромосом, [12] [13] называемых аутосомами , когда у предкового животного развилась аллельная вариация (так называемый «половой локус»), и простое обладание этим аллелем приводило к тому, что организм становился самцом. [14] Хромосома с этим аллелем стала хромосомой Y, в то время как другой член пары стал хромосомой X. Со временем гены, которые были полезны для самцов и вредны (или не оказывали никакого влияния) для самок, либо развивались на хромосоме Y, либо приобретались хромосомой Y в процессе транслокации . [15]
До недавнего времени считалось, что хромосомы X и Y у млекопитающих разошлись около 300 миллионов лет назад. [16] Однако исследование, опубликованное в 2008 году, в котором анализировался геном утконоса [17], показало, что система определения пола XY не могла существовать более 166 миллионов лет назад, когда однопроходные отделились от других млекопитающих. [18] Эта переоценка возраста системы XY териев основана на выводе о том, что последовательности, которые находятся на X-хромосомах сумчатых и плацентарных млекопитающих, отсутствуют на аутосомах утконоса и птиц. [18] Более старая оценка основывалась на ошибочных сообщениях о том, что X-хромосомы утконоса содержали эти последовательности. [19] [20]
Большинство хромосом рекомбинируют во время мейоза. Однако у мужчин пары X и Y образуют общую область, известную как псевдоаутосомная область (PAR). [21] PAR часто подвергается рекомбинации между хромосомами X и Y, [21] но рекомбинация подавляется в других областях хромосомы Y. [14] Эти области содержат гены, определяющие пол, и другие специфичные для мужчин гены. [22] Без этого подавления эти гены могут быть потеряны из хромосомы Y из-за рекомбинации и вызвать такие проблемы, как бесплодие. [23]
Отсутствие рекомбинации в большинстве хромосом Y делает ее полезным инструментом для изучения эволюции человека , поскольку рекомбинация усложняет математические модели, используемые для отслеживания родословной. [24]
По одной из оценок, человеческая Y-хромосома потеряла 1393 из своих 1438 исходных генов за время своего существования, и линейная экстраполяция этой потери 1393 генов за 300 миллионов лет дает скорость генетической потери 4,6 гена за миллион лет. [25] Продолжающаяся потеря генов со скоростью 4,6 гена за миллион лет приведет к появлению Y-хромосомы без функциональных генов — то есть Y-хромосома потеряет полную функцию — в течение следующих 10 миллионов лет, или в два раза меньше, при текущей оценке возраста в 160 миллионов лет. [14] [26] Сравнительный геномный анализ показывает, что многие виды млекопитающих испытывают аналогичную потерю функции в своей гетерозиготной половой хромосоме. Дегенерация может быть просто судьбой всех нерекомбинирующих половых хромосом из-за трех общих эволюционных сил: высокой скорости мутаций , неэффективного отбора и генетического дрейфа . [14]
При 30%-ной разнице между людьми и шимпанзе Y-хромосома является одной из наиболее быстро эволюционирующих частей человеческого генома . [27] Однако эти изменения были ограничены некодирующими последовательностями, и сравнения Y-хромосом человека и шимпанзе (впервые опубликованные в 2005 году) показывают, что человеческая Y-хромосома не потеряла ни одного гена с момента расхождения людей и шимпанзе 6–7 миллионов лет назад. [28] Кроме того, в научном отчете 2012 года говорится, что только один ген был потерян с тех пор, как люди отделились от резус-макаки 25 миллионов лет назад. [29] Эти факты предоставляют прямые доказательства того, что линейная экстраполяционная модель ошибочна, и предполагают, что нынешняя человеческая Y-хромосома либо больше не сокращается, либо сокращается гораздо медленнее, чем 4,6 гена за миллион лет, оцененные линейной экстраполяционной моделью. [ необходима цитата ]
Человеческая Y-хромосома особенно подвержена высоким частотам мутаций из-за среды, в которой она находится. Y-хромосома передается исключительно через сперму , которая претерпевает множественные клеточные деления во время гаметогенеза . Каждое клеточное деление дает дополнительную возможность для накопления мутаций пар оснований. Кроме того, сперма хранится в высокоокислительной среде яичек , что способствует дальнейшей мутации. Эти два условия в сочетании ставят Y-хромосому в большую вероятность мутации, чем остальной геном. [14] Повышенная возможность мутации для Y-хромосомы сообщается Грейвсом как фактор 4,8. [14] Однако ее первоначальная ссылка получает это число для относительных частот мутаций в мужских и женских зародышевых линиях для линии, ведущей к людям. [30]
Наблюдение за тем, что хромосома Y испытывает мало мейотической рекомбинации и имеет ускоренную скорость мутаций и деградационных изменений по сравнению с остальной частью генома, предполагает эволюционное объяснение адаптивной функции мейоза по отношению к основному объему генетической информации. Брандейс [31] предположил, что основная функция мейоза (в частности, мейотической рекомбинации) заключается в сохранении целостности генома, предложение, согласующееся с идеей о том, что мейоз является адаптацией для восстановления повреждений ДНК . [32]
Без способности к рекомбинации во время мейоза хромосома Y не может подвергать отдельные аллели естественному отбору. Вредные аллели могут «путешествовать» с полезными соседями, таким образом распространяя неадаптированные аллели в следующем поколении. И наоборот, выгодные аллели могут быть отобраны, если они окружены вредными аллелями (фоновый отбор). Из-за этой неспособности сортировать содержимое своих генов хромосома Y особенно склонна к накоплению «мусорной» ДНК . Массовые накопления ретротранспозируемых элементов разбросаны по всей хромосоме Y. [14] Случайная вставка сегментов ДНК часто нарушает закодированные последовательности генов и делает их нефункциональными. Однако хромосома Y не может отсеять эти «прыгающие гены». Без способности изолировать аллели отбор не может эффективно воздействовать на них. [ необходима цитата ]
Ясным количественным показателем этой неэффективности является скорость энтропии хромосомы Y. В то время как все другие хромосомы в геноме человека имеют скорость энтропии 1,5–1,9 бит на нуклеотид (по сравнению с теоретическим максимумом ровно 2 для отсутствия избыточности), скорость энтропии хромосомы Y составляет всего 0,84. [33] Из определения скорости энтропии следует, что хромосома Y имеет гораздо меньшее информационное содержание относительно ее общей длины и является более избыточной.
Даже если хорошо адаптированная Y-хромосома сохраняет генетическую активность, избегая накопления мутаций, нет гарантии, что она будет передана следующему поколению. Размер популяции Y-хромосомы изначально ограничен 1/4 от аутосом: диплоидные организмы содержат две копии аутосомных хромосом, в то время как только половина популяции содержит 1 Y-хромосому. Таким образом, генетический дрейф является исключительно мощной силой, действующей на Y-хромосому. Благодаря чисто случайному распределению взрослый самец может никогда не передать свою Y-хромосому, если у него есть только женское потомство. Таким образом, хотя у самца может быть хорошо адаптированная Y-хромосома, свободная от чрезмерной мутации, она может никогда не попасть в следующий генофонд. [14] Повторная случайная потеря хорошо адаптированных Y-хромосом в сочетании с тенденцией Y-хромосомы эволюционировать в сторону большего количества вредных мутаций, а не меньшего по причинам, описанным выше, способствует общевидовой дегенерации Y-хромосом через храповик Мюллера . [34]
Как уже упоминалось, хромосома Y не способна рекомбинировать во время мейоза , как другие хромосомы человека; однако в 2003 году исследователи из Массачусетского технологического института открыли процесс, который может замедлить процесс деградации. Они обнаружили, что хромосома Y человека способна «рекомбинировать» сама с собой, используя последовательности пар оснований палиндрома . [35] Такая «рекомбинация» называется конверсией генов .
В случае Y-хромосом палиндромы не являются некодирующей ДНК ; эти цепочки нуклеотидов содержат функционирующие гены, важные для мужской фертильности. Большинство пар последовательностей идентичны более чем на 99,97%. Широкое использование генной конверсии может играть роль в способности Y-хромосомы редактировать генетические ошибки и поддерживать целостность относительно небольшого числа генов, которые она несет. Другими словами, поскольку Y-хромосома одиночная, она имеет дубликаты своих генов на себе вместо того, чтобы иметь вторую, гомологичную, хромосому. Когда возникают ошибки, она может использовать другие части себя в качестве шаблона для их исправления. [35]
Результаты были подтверждены путем сравнения схожих областей хромосомы Y у людей с хромосомами Y шимпанзе , бонобо и горилл . Сравнение показало, что тот же феномен генной конверсии, по-видимому, действовал более 5 миллионов лет назад, когда люди и нечеловеческие приматы расходились друг с другом. [35]
Тракты генной конверсии, образованные во время мейоза , длинные, около 2068 пар оснований, и значительно смещены в сторону фиксации нуклеотидов G или C (GC-смещение). [36] Было обнаружено, что промежуточные продукты рекомбинации, предшествующие генной конверсии, редко выбирают альтернативный путь кроссоверной рекомбинации. [ 36 ] Скорость конверсии гена YY у людей составляет около 1,52 x 10 -5 конверсий/основание/год. [37] Эти события генной конверсии могут отражать основную функцию мейоза, а именно сохранение целостности генома.
Согласно некоторым теориям, на конечных стадиях дегенерации Y-хромосомы другие хромосомы могут все больше захватывать гены и функции, ранее связанные с ней, и, наконец, в рамках этой теории, Y-хромосома полностью исчезает, и возникает новая система определения пола. [ 14] [ нейтральность оспаривается ] [ неправильный синтез? ]
Несколько видов грызунов из сестринских семейств Muridae и Cricetidae достигли стадии, на которой система XY была модифицирована [38] [39] следующим образом:
За пределами грызунов, черный мунтжак , Muntiacus crinifrons , развил новые X и Y хромосомы посредством слияния предковых половых хромосом и аутосом . [45]
Современные данные ставят под сомнение гипотезу об исчезновении Y-хромосомы. [16] К такому выводу пришли ученые, изучавшие Y-хромосому макак-резусов. При геномном сравнении Y-хромосомы макак-резусов и человека ученые обнаружили очень мало различий, учитывая, что люди и макаки-резусы разошлись 30 миллионов лет назад. [46] [ необходимо уточнение ]
За пределами млекопитающих некоторые организмы утратили Y-хромосому, например, большинство видов нематод. Однако для того, чтобы произошло полное устранение Y, необходимо было разработать альтернативный способ определения пола (например, путем определения пола по соотношению X-хромосомы к аутосомам), и любые гены, необходимые для мужской функции, должны были быть перемещены в другие хромосомы. [16] Между тем, современные данные демонстрируют сложные механизмы эволюции Y-хромосомы и тот факт, что исчезновение Y-хромосомы не гарантировано.
Принцип Фишера объясняет, почему почти все виды, использующие половое размножение, имеют соотношение полов 1:1. В своей статье 1967 года «Необычайные соотношения полов» [47] У. Д. Гамильтон дал следующее базовое объяснение, учитывая, что самцы и самки стоят одинаково:
Многие группы организмов, помимо млекопитающих териев, имеют хромосомы Y, но эти хромосомы Y не имеют общего происхождения с хромосомами Y териев. К таким группам относятся однопроходные, дрозофилы , некоторые другие насекомые, некоторые рыбы, некоторые рептилии и некоторые растения. У Drosophila melanogaster хромосома Y не запускает развитие самцов. Вместо этого пол определяется числом хромосом X. Хромосома Y D. melanogaster содержит гены, необходимые для мужской фертильности. Таким образом, XXY D. melanogaster являются самками, а D. melanogaster с одной хромосомой X (X0) являются самцами, но бесплодны. Существуют некоторые виды Drosophila, у которых самцы X0 являются как жизнеспособными, так и плодовитыми. [ необходима цитата ]
Другие организмы имеют зеркальные половые хромосомы: где гомогенный пол — это самец с двумя Z-хромосомами, а самка — гетерогенный пол с Z-хромосомой и W-хромосомой. [48] Например, система определения пола ZW обнаружена у птиц , змей и бабочек ; самки имеют половые хромосомы ZW, а самцы — половые хромосомы ZZ. [48] [49] [50]
Есть некоторые виды, такие как японская рисовая рыба , у которых система XY все еще развивается, и кроссинговер между X и Y все еще возможен. Поскольку специфичный для самцов регион очень мал и не содержит существенных генов, можно даже искусственно вызывать самцов XX и самок YY без каких-либо негативных последствий. [51]
Однопроходные, такие как утконосы, обладают четырьмя или пятью парами половых хромосом XY, каждая пара состоит из половых хромосом с гомологичными областями. Хромосомы соседних пар частично гомологичны, так что во время митоза образуется цепочка . [19] Первая X-хромосома в цепочке также частично гомологична последней Y-хромосоме, что указывает на то, что в истории происходили глубокие перестройки, некоторые из которых добавляли новые части из аутосом. [52] [53] : рис. 5
Половые хромосомы утконоса имеют сильное сходство последовательностей с птичьей Z -хромосомой (что указывает на близкую гомологию ) [17] , а ген SRY, который так важен для определения пола у большинства других млекопитающих, по-видимому, не участвует в определении пола у утконоса. [18]
Человеческая Y-хромосома состоит примерно из 62 миллионов пар оснований ДНК , что делает ее похожей по размеру на хромосому 19 и составляет почти 2% от общей ДНК в мужской клетке . [54] [55] Человеческая Y-хромосома несет 693 гена , 107 из которых кодируют белок . [56] Однако некоторые гены повторяются, в результате чего число исключительных генов , кодирующих белок, составляет всего 42. [56] Проект консенсусной кодирующей последовательности (CCDS) классифицирует только 63 из 107 генов, хотя оценки CCDS часто считаются нижними границами из-за их консервативной стратегии классификации. [57] Все однокопийные Y-сцепленные гены являются гемизиготными (присутствуют только на одной хромосоме), за исключением случаев анеуплоидии, таких как синдром XYY или синдром XXYY . Признаки, которые наследуются через Y-хромосому, называются Y-сцепленными признаками, или голандрическими признаками (от древнегреческого ὅλος hólos , «целый» + ἀνδρός andrós , «мужской»). [58]
В конце проекта «Геном человека» (и после многих обновлений) почти половина хромосомы Y оставалась несеквенированной даже в 2021 году; другая хромосома Y из генома HG002 (GM24385) была полностью секвенирована в январе 2022 года и включена в новую «полную геномную» последовательность генома человека , CHM13. [56] Было показано, что полная последовательность хромосомы Y человека содержит 62 460 029 пар оснований и 41 дополнительный ген . [56] Это добавило 30 миллионов пар оснований, [56] но было обнаружено, что хромосома Y может сильно различаться по размеру у разных людей, от 45,2 миллиона до 84,9 миллиона пар оснований. [59]
Поскольку почти половина последовательности Y человека была неизвестна до 2022 года, ее нельзя было отсеять как загрязнение в проектах микробного секвенирования. В результате база данных бактериальных геномов NCBI RefSeq ошибочно включает некоторые данные Y-хромосомы. [56]
Человеческая хромосома Y обычно не способна рекомбинировать с хромосомой X, за исключением небольших участков псевдоаутосомных областей (PAR) на теломерах (которые составляют около 5% длины хромосомы). Эти области являются реликтами древней гомологии между хромосомами X и Y. Основная часть хромосомы Y, которая не рекомбинирует, называется «NRY» или нерекомбинирующей областью хромосомы Y. [68] Однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) в этой области используются для отслеживания прямых отцовских родовых линий.
Более конкретно, PAR1 находится в диапазоне 0,1–2,7 Мб. PAR2 находится в диапазоне 56,9–57,2 Мб. Нерекомбинирующая область (NRY) или мужская специфическая область (MSY) находится между ними. Их размеры теперь точно известны из CHM13: 2,77 Мб и 329,5 кб. До CHM13 данные в PAR1 и PAR2 просто копировались с X-хромосомы. [59]
Ниже приведены некоторые оценки количества генов человеческой Y-хромосомы. Поскольку исследователи используют разные подходы к аннотации генома, их прогнозы количества генов на каждой хромосоме различаются (технические подробности см. в разделе прогнозирование генов ). Среди различных проектов CCDS придерживается крайне консервативной стратегии. Таким образом, прогноз количества генов CCDS представляет собой нижнюю границу общего количества генов, кодирующих белок человека. [69]
В целом, человеческая Y-хромосома чрезвычайно бедна генами — это одна из самых больших генных пустынь в геноме человека. Не принимая во внимание псевдоаутосомные гены, гены, закодированные в человеческой Y-хромосоме, включают:
Заболевания, связанные с Y-хромосомой, обычно связаны с анеуплоидией — нетипичным числом хромосом.
Мужчины могут потерять хромосому Y в подмножестве клеток, известном как мозаичная потеря. Мозаичная потеря тесно связана с возрастом, [79] и курение является еще одним важным фактором риска мозаичной потери. [80]
Мозаичная потеря может быть связана с последствиями для здоровья, что указывает на то, что Y-хромосома играет важную роль за пределами определения пола. [80] [81] Мужчины с более высоким процентом гемопоэтических стволовых клеток, лишенных Y-хромосомы, имеют более высокий риск некоторых видов рака и имеют более короткую продолжительность жизни. [81] Во многих случаях причинно-следственная связь между Y-хромосомой и результатами для здоровья не была определена, и некоторые предполагают, что потеря Y-хромосомы может быть «нейтральным кариотипом, связанным с нормальным старением ». [82] Однако исследование 2022 года показало, что мозаичная потеря Y-хромосомы причинно способствует фиброзу , сердечным рискам и смертности. [83]
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как мозаичная потеря хромосомы Y может способствовать другим половым различиям в результатах лечения, например, как у курящих мужчин риск нереспираторных видов рака в 1,5–2 раза выше, чем у курящих женщин. [84] [85] Потенциальные меры противодействия, выявленные на данный момент, включают отказ от курения или прекращение курения , и по крайней мере один потенциальный препарат, который «может помочь противодействовать вредным последствиям потери хромосом», находится в стадии изучения. [86] [87] [ необходим лучший источник ]
Микроделеция Y-хромосомы (YCM) — это семейство генетических нарушений, вызванных отсутствием генов в Y-хромосоме. Многие мужчины с этим заболеванием не проявляют никаких симптомов и ведут нормальный образ жизни. Однако известно, что YCM также присутствует у значительного числа мужчин с пониженной фертильностью или сниженным количеством сперматозоидов. [ необходима цитата ]
Это приводит к тому, что человек проявляет женский фенотип (т. е. рождается с женскими гениталиями), даже если у него кариотип XY . Отсутствие второго X приводит к бесплодию. Другими словами, если смотреть с другой стороны, человек проходит через дефеминизацию , но не завершает маскулинизацию . [ необходима цитата ]
Причиной может быть неполная хромосома Y: обычный кариотип в этих случаях — 45X, плюс фрагмент Y. Это обычно приводит к дефектному развитию яичек, так что у младенца могут быть или не быть полностью сформированные мужские половые органы внутри или снаружи. Может возникнуть полный спектр неоднозначности структуры, особенно если присутствует мозаицизм . Когда фрагмент Y минимален и нефункционален, ребенок обычно является девочкой с признаками синдрома Тернера или смешанной дисгенезии гонад .
Синдром Клайнфельтера (47, XXY) — это не анеуплоидия хромосомы Y, а состояние, при котором имеется дополнительная хромосома X, что обычно приводит к дефектной постнатальной функции яичек. Механизм не полностью изучен; похоже, что это не связано с прямым вмешательством дополнительной хромосомы X в экспрессию генов Y. [ необходима цитата ]
Синдром 47, XYY (просто известный как синдром XYY) вызван наличием одной дополнительной копии хромосомы Y в каждой из клеток мужчины. У мужчин с синдромом 47, XYY есть одна X-хромосома и две Y-хромосомы, всего 47 хромосом на клетку. Исследователи обнаружили, что дополнительная копия хромосомы Y связана с повышенным ростом и повышенной частотой проблем с обучением у некоторых мальчиков и мужчин, но эффекты изменчивы, часто минимальны, и подавляющее большинство не знает свой кариотип. [88]
В 1965 и 1966 годах Патрисия Джейкобс и ее коллеги опубликовали хромосомное исследование 315 пациентов мужского пола в единственной в Шотландии больнице специального режима для людей с отклонениями в развитии , обнаружив, что у большего, чем ожидалось, числа пациентов была обнаружена дополнительная хромосома Y. [89] Авторы этого исследования задались вопросом, «предрасполагает ли дополнительная хромосома Y ее носителей к необычно агрессивному поведению», и эта гипотеза «определила направление следующих пятнадцати лет исследований человеческой хромосомы Y». [90]
Исследования, проведенные в течение следующего десятилетия, показали, что эта гипотеза неверна: повышенный уровень преступности среди мужчин с синдромом XYY обусловлен более низким средним уровнем интеллекта, а не повышенной агрессией, [91] а увеличенный рост был единственной характеристикой, которая могла быть надежно связана с мужчинами с синдромом XYY. [92] Таким образом, концепция «криминального кариотипа» неверна. [88]
Существуют также синдромы XXXY и XXXXY .
Перечисленные ниже заболевания, связанные с Y-хромосомой, встречаются редко, но примечательны тем, что проливают свет на природу Y-хромосомы.
Более высокие степени полисомии хромосомы Y (наличие более одной дополнительной копии хромосомы Y в каждой клетке, например, XYYY) встречаются значительно реже. Дополнительный генетический материал в этих случаях может привести к аномалиям скелета, аномалиям зубов, снижению IQ, задержке развития и проблемам с дыханием, но тяжесть этих состояний различна. [93]
Синдром XX у мужчин возникает из-за генетической рекомбинации при формировании мужских гамет , в результате которой часть SRY хромосомы Y перемещается в хромосому X. [8] Когда такая хромосома X присутствует в зиготе, мужские гонады развиваются из-за гена SRY. [8]
В генетической генеалогии человека (применение генетики к традиционной генеалогии ) использование информации, содержащейся в хромосоме Y, представляет особый интерес, поскольку, в отличие от других хромосом, хромосома Y передается исключительно от отца к сыну по патрилинейной линии. Митохондриальная ДНК , наследуемая по материнской линии как сыновьям, так и дочерям, используется аналогичным образом для отслеживания матрилинейной линии. [ необходима цитата ]
В настоящее время изучаются вопросы о том, является ли развитие нервной системы по мужскому типу прямым следствием экспрессии генов, связанных с Y-хромосомой, или косвенным результатом выработки андрогенных гормонов, связанных с Y-хромосомой . [94]
В 1974 году мужские хромосомы были обнаружены в фетальных клетках в кровообращении женщин. [95]
В 1996 году было обнаружено, что мужские эмбриональные клетки-предшественники могут сохраняться в материнском кровотоке после родов в течение 27 лет. [96]
Исследование 2004 года в Центре исследований рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле изучало происхождение мужских хромосом, обнаруженных в периферической крови женщин, у которых не было мужского потомства. Всего было обследовано 120 субъектов (женщин, у которых никогда не было сыновей), и было обнаружено, что у 21% из них в периферической крови была обнаружена мужская ДНК. Субъекты были разделены на четыре группы на основе их историй болезни: [97]
Исследование отметило, что 10% женщин никогда не были беременны, что поднимает вопрос о том, откуда могли взяться Y-хромосомы в их крови. Исследование предполагает, что возможными причинами возникновения микрохимеризма мужской хромосомы могут быть следующие: [97]
Исследование, проведенное в 2012 году в том же институте, обнаружило клетки с Y-хромосомой в нескольких областях мозга умерших женщин. [98]