Veľká evolučná záhada: Prečo degeneruje mužský pohlavný chromozóm?

Preskúmali dávnu históriu pohlavného chromozómu Y, o ktorom sa vie, že v priebehu miliónov rokov postupne degeneruje. U človeka je už značne zmenšený a predpokladá sa, že raz zmizne úplne.

Vedcom z Biofyzikálneho ústave v Brne a Ústavu experimentálnej botaniky v Olomouci sa podarilo popísať, aké procesy súčasnému stavu predchádzali. Spolupracovali s francúzskymi a švajčiarskymi kolegami. Ich objav publikoval aj prestížny vedecký časopis Nature Plants.

Chromozómy sú bunkové štruktúry, ktoré nie sú génmi. Ľudský genóm má 23 párov chromozómov, z toho jeden pár tvorí pohlavné chromozómy. Pri mužoch sú to chromozómy X a Y, ženy majú pár XX.

"Keď si tieto chromozómy porovnáte u človeka, tak Y je veľmi malý, má oproti X zhruba iba desatinovú veľkosť. Už toto ukazuje, že 90 percent hmoty sa niekde stratilo," uviedol jeden z autorov štúdie Roman Hobza.

Je to preto, že chromozóm Y svoje gény v priebehu evolúcie stráca. Je to prirodzený proces a akási daň za to, že pri cicavcoch, ale nielen u nich, existujú oddelené samčie a samičie pohlavia.

"To, že sme muž a žena, že vyzeráme inak, musí byť niekde zapísané. Genóm si na to vyvinul dva chromozómy, X a Y, ktoré spolu nekomunikujú. Mužské gény sa držia chromozómu Y, „ženské“ na X,“ povedal vedec.

S určitou nadsázkou sa dá tento stav popísať tak, že zatiaľ čo ostatné chromozómy v pároch si pomáhajú a v prípade poškodenia na jednom z nich sa chyba opraví na základe druhého člena páru, pri pohlavných chromozómoch to nefunguje.

"Títo dvaja, povedané v úvodzovkách, sa rozhodli byť dievča a chlapec a nerozprávajú sa spolu," povedal Hobza. Výsledkom je, že keď sa chromozómu Y niečo poškodí, je to zmena trvalá. Oproti tomu chromozóm X dostane v tomto prípade šancu na opravu, pretože u žien sa vyskytuje v páre.

Počas miliónov rokov evolúcie preto chromozóm Y postupne degeneruje, vypadávajú z nej časti a nedá sa opraviť. "Trvá to už milióny rokov a jedného dňa chromozóm Y úplne zmizne, je to neodvratné," povedal vedec. 

Rastliny sú na tom evolučne v rannej fáze

Zistiť, ako sa s touto postupnou degeneráciou evolúcia vyrovnávala, sa v ľudských pohlavných chromozómoch nedá, pretože tam je degenerácia veľmi pokročilá. 

Vedci sa preto obrátili na rastliny knôtovky biele. Pri nich je stav chromozómu Y evolučne v oveľa rannejšej fáze. Umožnila im teda pohľad do dávnej histórie. Ukázalo sa, že pri nej je chromozóm Y ešte väčší ako X, nabaľuje totiž na seba ďalšie časti DNA, ktoré neskôr stratí. 

Vďaka skúmaniu tejto rastliny tak vedci zistili, ako vyzerali zmeny chromozómu Y na začiatku a ako sa s nimi príroda vyrovnávala. Môžu tiež predpovedať, kam sa bude ich vývoj uberať.

Zánik je neodvratný 

Zánik chromozómu Y je podľa Hobzu iba otázkou času, aj keď značne dlhého. "Podľa austrálskej vedkyne Marshal Grapesovej po zániku chromozómu Y muži nezmiznú, pretože dôležité gény sa z neho presunú inde.

Môže to ale znamenať, že vzniknú skupiny ľudí, medzi ktorými nebude možné rozmnožovanie, a teoreticky by tak mohli vzniknúť nové druhy. To je ale iba teória, s ktorou rad ďalších vedcov nesúhlasí," uviedol Hobza.

Biofyzikálny ústav aj Ústav experimentálnej botaniky patria pod Akadémiu vied ČR. Hobza pracuje na obidvoch ústavoch a to isté platí aj o ďalšom autorovi štúdie Radimovi Čeganovi. Tretí z českých vedcov, ktorí sa na objave podieľali, je Jan Vrána z ÚEB.