如果这个世界上不再有男人和女人之分，你会觉得怎样？就好像白天和黑夜变成了一锅和在一起的汤，那种混沌的感觉一定让你觉得生活一下子变得莫名其妙！如果这个世界就这样少了一个性别，那充满激情而又秩序井然的人间是否变得毫无生气？若干年后，情人节会不会只存在与历史记忆中？
Y染色体在逐渐退化？
尽管科学家1905年就已发现了Y染色体，但性别决定基因SRY是在85年后，也就是1990年（好新啊！）才被发现的，至此研究者才解开决定人类或哺乳动物性别的关键基因之谜。SRY基因一旦缺失，决定男性特征的睾丸就不会发育。Y染色体所包含的基因是很少的，并且是唯一的生命所非必须的染色体，毕竟没有Y染色体的女性也活的好好的。那么由SRY决定的男性在这个世界是否也可以是非必须的呢？
在Y染色体专题 l 人类染色体故事：孤独而坚强的Y染色体中提到了“Y染色体”充满痛苦的进化历程：Y染色体在3亿年间发生各种各样的基因倒转和删除事件，并且随着时间的流逝，在没有备份（与所有其他在生物细胞中具有两个拷贝的染色体不同，Y染色体只以单独拷贝的形式出现，从父亲传给儿子，见下图）可以弥补修复的情况下，失掉了越来越多的基因，变得越来越萎缩，到今天长度只有X染色体的三分之一，而且几乎变成了基因的荒漠。早在2002年，澳大利亚拉筹伯大学（La Trobe University）詹妮弗·格拉芙（Jennifer Graves）教授在 Nature 上发表 Human spermatozoa: The future of sex（人类精子：性别的未来），就提出“At the present rate of decay, the Y chromosome will self-destruct in around 10 million years.”（Y染色体在未来一千万年左右可能会消失）。
X染色体基因数估计是1438，与之配对的Y染色体现在只剩下45个基因，假设Y染色体是从3亿年（即300个百万年）前开始不断缩短，其基因数从1438减少到45。依此计算，每百万年Y染色体丢失的基因数为（1438－45）/300 =4.6，即每一百万年消失4.6个基因，那么Y染色体剩余的45个基因将在： 45/4.6 = 10 million years，即1千万年后消失。这就是推测Y染色体一千万年内消失的由来。
造成这一所谓退化的一个主要因素就是上面所提到的Y染色体没有同源重组。稍后Graves教授更是调整了Y染色体消失的速度，认为可能5百万年就够了。
完全失去Y染色体的哺乳动物
日本刺鼠和鼹田鼠
现实中，确实发现了完全丢失Y染色体的哺乳动物---某些鼠类。鼹形田鼠属一共有5个种，虽然这些小家伙样子都差不多，整天呲着大牙钻地打洞。
它们的性染色体却存在巨大的区别 （见下表）。
表格中第二、三行的南鼹形田鼠和北鼹形田鼠“本本分分”，严格执行男XY女XX哺乳动物”纲规“（鸭嘴兽和针鼹是哺乳动物纲单孔目动物，他们的性染色体也很特殊)。东鼹形田鼠就不太老实了，染色体二倍体数都不确定，有32， 34和到54三种（人类有23个染色体，所以二倍体数就是46）。而性染色体发生了Y缺失，不论公母都是俩X。再看南高加索鼹形田鼠，染色体数再次下降，二倍体数居然只有17，性染色体就一个孤单的X（称之为XO系统）。这两种田鼠怎么决定性别和繁衍？对不起，还没找到答案呢。
同样的现象还出现在日本。琉球群岛上生活着两种刺鼠也持有XO/XO的性染色体。棘鼠在进化过程中，Y染色体不经意间丢失了，决定性别的基因也消失了，但这一物种其第二号染色体的基因CBX2发挥了决定雄性性别的作用，所以尽管它们的性染色体核型为XO，但是仍能表现出雄性特征来。
XO染色体的现象会出现人类上吗？人类如果出现XO的性染色体核型一般为45，XO（见下图），这一核型相对于女性缺少了一条X染色体，相对于男性，缺少了一条Y染色体。这就是临床上所见的Turner’s syndrome。典型的病例外表是女性，性腺发育不良，缺乏生殖能力，所以后代的繁衍无从谈起。
图中可以看到第二排右侧X染色体单独存在
第三排右侧应出现的Y染色体丢失
这一类疾病偶尔还会出现特殊的嵌合型，即体内存在两种不同染色体核型的细胞，但也基本丧失生育能力。如下图：
鸟类的性别危机
Graves教授2006年的一篇论文中（https://doi.org/10.1016/j.cub.2006.08.021）总结了各种脊椎动物性别决定的方式（如下图）。除了咱们人类熟悉的X／Y系统，还有Z／W系统，另外还有多基因系统，温度（TSD）有时也决定后代的性别。
比如，鸟类和某些爬行类的W染色体是决定性别的染色体，而性别决定关键的基因为DMRT1，它存在于与W染色体对应的Z染色体上；与人类不同的是当ZZ成对出现时，会表现雄性特征（人类的XX染色体表现女性特征），该基因在鸡胚雌雄性腺中表达量不同，即在雄性性腺中的表达量约是雌性性腺中表达量的2倍。对于鸟类来说，它们也同样面临性别危机，只不过是决定雌性性别的W染色体在不断缩小。
气候变化和性别危机
温度可以决定某些动物的性别，最典型的是乌龟或鳄鱼类（如下图）。生物繁殖通常在营养富足和温度较高的时候，所以温度决定性别的动物常常是低温下雄性比例高，而高温时雌性比例会增加。
地球上生活着大量的变温动物，它们曾凭借庞大的种群数量以及惊人的身躯（恐龙？）统治地球数亿年，不过对温度变化的不适应，成为了它们走向灭绝之路的阿碦琉斯之踵。
爬行动物、两栖动物以及都是变温动物，决定它们性别的不仅仅是遗传因素，环境或者具体来说温度，也会有影响。它们并不是严格的性别执行者，如上述乌龟和鳄鱼的情况一样，在不同温度条件下，它们会呈现出不同的性别特征。在当前全球气候变暖的情况下，极端温度条件会导致这些动物类群性别比例失衡越来越严重，甚至最终导致整个物种的灭亡。
虽然在漫长的进化过程中，这些变温动物对温度有很好的适应机制，从而避免因极端温度带来的性别比例失衡，但在过去的两百年里，全球平均气温上升0.6-08摄氏度，局部地区温度变化则远超这一水平。如果再加上极端天气影响，气温对物种性别的影响，已不再是实验室模拟的温度条件。大自然已在全球范围悄悄拧开增加培育万物保温箱的温度，这将会持续很长的时间。按照目前的碳排放标准预计，到本世纪末，全球平均气温会上升1℃~4℃。
前面乌龟和鳄鱼的例子是下一代“蛋生”的过程中的性别决定方式，温度低"蛋生"雄性后代，温度高“蛋生”雌性后代，而来自澳大利亚的一组研究人员对生活在澳大利亚中部地区的一种普通的蜥蜴---鬃狮蜥（Pogona vitticeps）进行研究，发现它们极端温度条件下性别可在一代内（而非下一代）发生逆转（变性
澳大利亚的鬃狮蜥，由温度带来的性反转，
即雄性转化雌性的比例逐年增大。
研究人员把它们放在模拟极端温度的培养箱发现，这一物种在22至32℃的时候，性别比例并没有影响，雌雄比例为1：1，当温度上升至34至37℃的时候，性别比例就会失衡，此时雌性个体数量增多，雄性个体减少，尽管部分鬃狮蜥携带雄性个体的遗传基因，但是在高温环境下，它们会发育成雌性，出现卵巢发育、雄性特征逐渐消失的现象。
令研究者惊讶的是，性染色体型为ZZ的雄性鬃狮蜥个体，还可与人工诱导的性染色体型为ZZ的雌性个体，不仅在表型上毫无二致，而且它们还可进行交配，繁殖的后代全为雄性，决定雌性的W染色体在一代内就消失殆尽。如果未来极端温度持续，这一物种的W染色体很有可能会消失，由此带来的性别比例失衡，可能会导致这一物种消失或灭绝。
决定鬃狮蜥雌性性别的W染色体，可在一代内消失殆尽。
图片来源：Holleley et al. 2015
人类、猴子和黑猩猩
来自美国MIT Howard Hughes Medical Institute的Jennifer F. Hughes 博士主持了对印度恒河猴、人类和黑猩猩Y染色体的基因序列的比较分析 （doi:10.1038/nature10843），指出：
在过去2500万年的进化过程中，虽然Y染色体上的基因在不断减少，但人类和恒河猴都保留了相同数量的同源祖先基因，特别是在前四个strata阶段，人和猴子保留和丧失的祖先基因竟然没有差别（18个保留，6个丧失）。只是到了第五个stratum阶段，也就是人猴“分家”的500万年前，人类才比恒河猴多丧失了一个祖先基因。这种现象被称为 purifying selection，意思就是Y染色体上的基因虽然减少，但是保留了决定性别的关键基因。
这一研究结果证明Y染色体可能不会像之前所估计的持续衰退下去，只是更加“精简”了。看到此，男同胞们是不是长舒了一口气？
然而，Graves教授却坚持认为这些所谓被保留的关键基因依然有可能会在未来进化途中丧失。这一观点是有事实依据的。上面那篇Hughes 博士的文章中还研究了黑猩猩的Y染色体基因。虽然和恒河猴相比，黑猩猩和人类的亲缘关系更近，但是黑猩猩的Y染色体的减退变化却和人类颇不相同。在前四个strata阶段，黑猩猩比人类多缺失了5个基因，使两者的差异达到了21% （5/24）。这表明所谓关键基因可能并不一定真的那么关键，也是可以被“精简”掉的。
寻求自保的Y染色体
就如Y染色体专题 l 人类染色体故事：孤独而坚强的Y染色体中所述，Y染色体的确虽然是人类所有染色体“书本”中最为短小的一本，但它中间区段有太多太多的重复基因和没有任何生理功能的惰性基因。一位致力于Y染色体研究的科学家形象地说，分析Y染色体上的基因，就像让你走入一个由镜子搭起来的小屋里，到处都是一个相同而成镜像的影子，甚至无法辨清天花板和地面。直到2003年，科学家才搞清，Y染色体上大量的“影子”基因实际上就是一些所谓的遗传密码的回文结构（palindromes）。例如ABCDEFG和GFEDCBA就构成了一对回文结构，也可以说互成镜像。这些让人无法辨别的“影子”基因，可以保证弱小的Y染色体亿万年不再继续退化做出巨大贡献。其它所有染色体都具有与其孪生伙伴配对重组互换的能力，Y染色体则只能在两端与它的伙伴X染色体重组互换而得到修复与保存。那么Y染色体中间区段如何保持它的长久稳定呢？原来，就是依靠这些回文结构，小小的Y染色体可以从中间弯起来，让自身对等回文部位配对并发生重组互换，如果中间某个基因不幸突变，他就可以从它对面的回文备份中得到修复。实际也发现Y染色体的回文序列中发现了很高的“基因转换事件”——基本上这就是一个“复制粘贴”的过程，让受损基因可以通过使用完好的备份拷贝作为模板得到修复。
科学家找了人类，猩猩，恒河猴，老鼠，狨猴，公牛，负鼠mouse以及鼠rat这八种哺乳动物的Y染色体做了比对，发现其中有18种基因是这八种哺乳动物都有的，似乎这些Y染色体上的幸存下来的基因并不是随机留下的，更为保守不容易丢失。
另外，最近在《PLoS遗传学》上发表的一项研究中(PMC5591018)，研究人员对来自62个不同男性的Y染色体进行了部分测序，发现存在易发生大规模结构的重组以实现“基因扩增”的倾向，基因扩增是指获得能提升健康精子功能和减缓基因损失的多个基因拷贝。这一现象不仅在人类，在其他哺乳动物中越来越多的证据表明，Y染色体基因扩增是一个普遍的原则。这些扩增基因在精子生产和（至少对啮齿类动物）调节后代性别比例中发挥着关键作用。在《分子生物学与进化》最近发表的一篇论文中（https://doi.org/10.1093/molbev/msx250），研究人员提供了证据表明，这种基因拷贝数量的增加在小鼠体内是自然选择的结果。
消失的情人节？
从原理上说，对于哺乳动物来说，Y染色体消失，意味着雄性个体，乃至于整个物种的灭绝。人类的基因工程技术突飞猛进，辅助生殖技术的发展使得同性的女性夫妇或不育的男性可能孕育后代。但是即使每个人都能以这种方式延续后代，人类似乎也几乎不可能完全停止自然生育。而前面提到的鼹形田鼠（Ellobius lutescens）以及日本的两种棘鼠 Tokudaia osimensis 和 Tokudaia muenninki就是的例子中，它们的Y染色体完全消失，但是它们仍有雌雄之别，也许这会让人类重获信心。如果人类不会因为性别失衡而招致灭绝的话，那么其他的染色体或基因会进化出来，从而决定人类的性别。
决定性别遗传的“主开关”SRY基因可能选择迁徙到不同的染色体上，这意味着这些物种不需要Y染色体以繁殖雄性后代。然而，新的决定性别的染色体（即SRY基因新“寄居”的染色体）也会因缺乏基因重组的原因，而像先前的Y染色体一样进入退化、并最终消亡的过程。另一种可能是Y染色体完全消失，SRY基因也随之丢失，完全由其他的染色体或基因进化成新的类似于“Y”的染色体以决定人类性别。
那时候，人类是否还是人类？情人节是否还是情人节？
管他结果如何，情人节快乐!
For Yan WS
参考：
环球科学 l Y染色体正在逐渐消失，这是否导致男性的消亡？
知识分子 l 雄性危机：Y染色体正在消失？
科学乐趣生活 l Y染色体会最终消失吗？男人呢？
英国报姐 l 微博 2015-2-10
王皓科学网博客 l Y染色体会最终消失吗？男人呢？
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