มนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดมีระบบเพศที่ กำหนดโดยโครโมโซมเพศ X/Y (XY sex-determination system) ในระบบดังกล่าว สิ่งมีชีวิตที่มีโครโมโซม XX จะเป็นเพศหญิง และโครโมโซม XY เป็นเพศชาย ดังนั้น อาจกล่าวได้ว่า โครโมโซม Y เป็นตัวกำหนดความเป็นเพศชาย
โครโมโซม X และโครโมโซม Y มีความแตกต่างกันอย่างมาก โครโมโซม X ของมนุษย์มีขนาดใหญ่กว่า (165 Mb) และประกอบด้วยยีนมากกว่า 1000 ยีน ในขณะที่โครโมโซม Y ที่มีขนาดเล็กกว่ามาก (~60 Mb) มียีนเพียง 45 ยีน อย่างไรก็ตามเพียง 45 ยีนของโครโมโซม Y ก็ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างเพศชายและหญิง ทั้งนี้เนื่องจาก Sex-determining Region Y (SRY) บนโครโมโซม Y (สำหรับในมนุษย์คือ testis determining factor (TDF)) เป็นปัจจัยกำหนดให้สิ่งมีชีวิตแสดงลักษณะทางเพศชายแทนที่จะเป็นเพศหญิง
เมื่อราว 300 ล้านปีก่อน เชื่อว่าระบบโครโมโซมเพศ XY ได้อุบัติขึ้นจากโครโมโซมร่างกาย (autosomal chromosome) คู่หนึ่ง ในสิ่งมีชีวิตที่มีการกำหนดเพศโดยปัจจัยอื่นเช่น อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม (temperature-dependent sex determination) จากนั้นมี “การสะสม” ยีน SRY บนโครโมโซมเส้นหนึ่งแล้วมีการขาดออกเป็นเส้นสั้นที่มียีน SRY ติดอยู่ด้วยจึงกลายเป็นโครโมโซม Y ส่วนโครโมโซมอีกเส้นหนึ่งที่เป็นคู่กันก็เป็นโครโมโซม X
การสะสมยีน ที่ “เป็นประโยชน์” เฉพาะเพศชายในโครโมโซม Y เกิดจากโครโมโซมทั้งสองเส้นมีการวิวัฒนาการร่วมกันจนกระทั่งไม่อาจเกิด genetic recombination ได้ในบางบริเวณ การยับยั้งการเกิด genetic recombination ดังกล่าวเป็นทั้งข้อดีและข้อเสีย ข้อดีคือทำให้โครโมโซม Y ยังคงสามารถเก็บรักษายีนที่เป็นประโยชน์ต่อเพศชายไว้ได้ (male specific region) แต่ข้อเสียก็คือทำให้โครโมโซม Y มีการสูญสลายอย่างต่อเนื่อง (ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญที่จะพูดถึงต่อไป)
การศึกษาของศาสตราจารย์ Graves เมื่อไม่นานมานี้ทำให้ได้ขอสมมติฐานใหม่ว่าโครโมโซม X และ Y ของมนุษย์และสัตว์มีรก (placental mammals) เพิ่งอุบัติขึ้นเมื่อราว 100-160 ล้านปีก่อน จากโครโมโซม XY รุ่นเก่าซึ่งพบในสัตว์มีถุงหน้าท้อง (marsupials) และโมโนทรีม (monotremes เช่น ตุ่นปากเป็ด) ถูก “เติม” ชิ้นส่วนยีนจนมาเป็นโครโมโซม XY รุ่นใหม่ในปัจจุบัน
นักพันธุศาสตร์พบว่าโครโมโซม Y มีการเสื่อมสลายอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่มันอุบัติขึ้นมา สำหรับมนุษย์ จากราว 1000 ยีนเหลือเพียง 45 ยีนในปัจจุบัน! เช่นเดียวกัน อัตราการเสื่อมสลายของโครโมโซม Y ดำเนินต่อไปเรื่อยๆในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ศาสตราจารย์ Graves ได้คำนวณไว้ว่า หากอัตราการเสื่อมสลายไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปจากปัจจุบันโครโมโซม Y ของมนุษย์จะสูญสิ้นในอีก 14 ล้านปีข้างหน้า
ก่อนที่จะพูดถึงการเสื่อมสลายของโครโมโซม Y ซึ่งอาจเป็นสาเหตุทำให้มนุษย์เพศชายสูญพันธุ์ จขบ.ขอรีวิวเกี่ยวกับ genetic recombination เล็กน้อย genetic recombination หมายถึงการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนยีนระหว่างโครโมโซมที่เป็นคู่กัน ซึ่งมักเกิดในช่วงที่มีการแบ่งเพศแบบ meiosis (meiosis I) เนื่องจากในช่วงดังกล่าว โครโมโซมแต่ละเส้นที่เป็นคู่กันจะมีการจัดเรียงตัวเข้าคู่กัน ทำให้โครโมโซมมีโอกาสไขว้กัน (crossing over) และแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนยีนระหว่างกันได้ genetic recombination ทำให้เกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตและช่วยซ่อมแซมยีนที่เสีย หายอีกด้วย
สาเหตุประการหลักที่ทำให้โครโมโซม Y เสื่อมสลายนั้นเกิดจาก nonrecombining region นั่นเอง จากการศึกษาในแมลงหวี่ (Drosophila Miranda) พบว่า อัตราการสูญสลายของโครโมโซม Y เกิดอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากไม่สามารถเกิด genetic recombination กับโครโมโซม X ได้ ทำให้ไม่สามารถกำจัดยีนที่เสียหายจากการถูกทำลาย ยีนกลายพันธุ์ แตกต่างจากโครโมโซม X ที่อยู่เป็นคู่กันในเพศหญิง (XX) เมื่อชิ้นส่วนยีนในโครโมโซมเกิดความเสียหายหรือกลายพันธุ์ การ recombination โดยคู่ของมันเองเป็นกลไกหนึ่งในการ “เฉลี่ย” ความเสียหาย ทดแทนยีนที่ทำงานไม่ได้ระหว่างคู่ของมันเอง
โครโมโซม Y ยังถูกเร่งการเสื่อมสลายได้อีกจากปัจจัยสามประการหลัก High mutation rate, Insufficient selection, Genetic drift (รายละเอียดซับซ้อน โปรดอ่านใน reference)
เป็นที่เข้าใจกันอย่างแน่ชัดว่า โครโมโซม Y ของมนุษย์ ต้องมีอันสูญสลายอย่างแน่นอนในอนาคตกาลข้างหน้า แต่สำหรับอัตราการเสื่อมสลายกลับเป็นข้อถกเถียงกันอย่างมาก จากจำนวนยีนเริ่มต้นประมาณ 1000 ยีนเมื่อประมาณ 300 ล้านปีก่อนเหลือเพียง 45 ยีนในปัจจุบัน ทำให้ประมาณอัตราการเสื่อมสลายเฉลี่ยไว้ที่ 3.3 ยีนต่อหนึ่งล้านปี
หากอัตราดังกล่าวมีค่าคงที่ ศาสตราจารย์ Graves ประมาณไว้ว่า โครโมโซม Y จะสูญสลายในอีก 14 ล้านปีข้างหน้า (ผู้อ่านบางท่านอาจจะเคยอ่าน และทราบตัวเลขที่ไม่ตรงกันคือ อัตราการเสื่อมสลายเฉลี่ย 4.6 ยีนต่อหนึ่งล้านปี ซึ่งโครโมโซม Y จะสูญสลายในอีก 10 ล้านปีข้างหน้า หากคิดตามอัตราดังกล่าว ทั้งนี้เนื่องจากการศึกษาเมื่อไม่นานมานี้กล่าวว่า จำนวนยีนบนโครโมโซม X มีเพียงประมาณ 1000 ยีน จากที่เคยเข้าใจว่ามีประมาณ 1400-1600 ยีน ทำให้ตัวเลขในการคำนวณเปลี่ยนแปลงไป)
ข้อขัดแย้งจากวิจัยคนอื่น อย่างเช่น Gerrard และ Filatov กล่าวว่า อัตราการเสื่อมสลายของโครโมโซม Y ควรเป็นรูป exponential มากกว่าเส้นตรง หรือกระทั่งโค้งรูปตัว S (sinusoidal function) ซึ่งก็จะได้เวลาสิ้นสุดของโครโมโซม Y ที่ไม่เท่ากัน อาจเป็นได้ทั้ง 125,000, 14 หรือ 140 ล้านปีข้างหน้า (อย่างไรก็ตาม ข้อสมมติฐานของศาสตราจารย์ Graves เป็นที่ยอมรับและเชื่อถือมากกว่า) นอกจากนี้ หากนับว่าในช่วงประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ มีการ “เติม” ชิ้นส่วนยีนเข้าไปในโครโมโซมเข้าไปด้วย ก็ควรจะได้กราฟรูปขั้นบันได ดังรูปด้านล่าง
จากหลักการทางพันธุศาสตร์อันน่าปวดหัวทั้งหมด จขบ.ก็ขอสรุปสั้นๆว่า โครโมโซม Y ของมนุษย์กำลังเสื่อมสลายไปอย่างต่อเนื่องและอาจหายไปในที่สุดในอีก 14 ล้านปีข้างหน้า ทีนี้มาถึงคำถามสำคัญครับ อะไรจะเกิดขึ้นกับมนุษย์เพศชายทั้งหมด พวกเราจะสูญพันธ์ (โอ้วววว) กลายป็นของหายากในอนาคตข้างหน้าหรือไม่?
ทุกสิ่งมีชีวิตมีการดิ้นรน เพื่อความอยู่รอดของเผ่าพันธุ์ตนเอง สัตว์โลกหลายชนิดมีการย้ายยีนกำหนดเพศไปอยู่บนโครโมโซมร่างกายอื่น เช่นแมลงหวี่ (D. melanogaster) ตัวผู้จะมีโครโมโซมเป็น XY หรือเป็น XO ก็ได้ ยีนกำหนดเพศได้ย้ายไปอยู่ที่โครโมโซมคู่อื่นๆ โครโมโซม Y จึงไม่มีความสำคัญต่อแมลงหวี่
เช่นเดียวกันกับ mole vole (Ellobius) และ Japanese spinous country rat (Tokudaia) ที่ทั้งสองเพศมีโครโมโซมเป็น XO ปัจจัยกำหนดเพศผู้ถูกย้ายไปอยู่ที่โครโมโซมคู่อื่นๆ
สัตว์ฟันแทะบาง ชนิดเช่น wood lemming และ Akodont ก็มีการเปลี่ยนแปลงโครโมโซม ยับยั้งการทำงานของ testis determining factor ทำให้โครโมโซม Y “หมดความสำคัญลง” และไม่จำเป็นอีกต่อไป
จากการศึกษาในสัตว์หลายชนิด ชี้ให้เห็นว่าแม้ไม่มีโครโมโซม Y เพศชายก็ไม่สูญ อีกทั้งเราเกิดมาเป็นมนุษย์ มีสติปัญญาตั้งมากมายขนาดนี้ แล้วเราจะน้อยหน้าสัตว์พวกนี้ได้อย่างไร
อย่า ปล่อยให้ผมสูญพันธ์น้า…
อ้างอิงจาก http://www.bloggang.com/viewblog.php?id=cryptomnesia&group=10&page=3
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น