在11月18日发表在《基因组研究》(Genome Research)杂志上的一项新研究中，怀特海德研究所(Whitehead Institute)成员戴维·佩奇(David Page)实验室的科学家们首次展示了赫里福德牛的完整、高分辨率Y染色体序列。这项酝酿了十多年的研究表明，公牛的Y染色体已经进化出了几十个相同基因的副本，以自私地试图制造更多的雄性——这一举动遭到了决定女性命运的X染色体的反击。
“当你有一个X染色体和一个Y染色体，这是一个冲突的设置，”佩奇说，他也是麻省理工学院的生物学教授和霍华德休斯医学研究所的研究员。“看到牛X和牛Y之间的全面竞争，意味着我们必须更深入地思考这种冲突，把它作为哺乳动物性染色体的普遍特征。”
佩奇补充说，对控制性染色体行为和进化的力量的深入了解，杏2注册将有助于佩奇实验室的科学家研究男性和女性之间的基因差异，以及它们如何影响身体各个部位的健康和疾病。
老鼠，人和牛
性染色体——X和Y——大约2亿年前由一对正常的对称染色体进化而来。生理上为女性的人有两条X染色体。生理上为男性的人有一个X和一个Y。
Page的实验室在2003年成功地对人类Y染色体进行了排序，之后研究人员希望能够将该序列与其他动物的对应序列进行比较，以帮助理解它们是如何随着时间的推移进化和分化的。
为了进行比较，佩奇实验室的研究人员列出了一系列哺乳动物——包括黑猩猩、负鼠和老鼠——它们在哺乳动物谱系中占据不同的分支。科学家们一个接一个地开始对这些生物的y染色体进行测序，使用一种名为SHIMS的高分辨率测序方法——单倍体迭代绘图和测序的缩写——以获得其他技术，如散弹枪测序无法获得的详细程度。
这种强大的测序技术允许研究人员观察Y染色体的一个奇怪的特点:在一些物种中,几乎所有的遗传物质在Y是由DNA序列被放大数十或数百次,“像一个大厅的镜子,”页面。
例如，在老鼠体内，只有几个与睾丸相关的基因重复，杏耀yl注册就构成了Y染色体的近98%。然而，在人类中，重复只占大约45%。佩奇说:“我们想知道这是否是啮齿类动物的特性，还是其他的Y染色体可能与之相似。”
这就是公牛出场的原因。“除了灵长类和啮齿类动物，哺乳动物的下一个分支包括牛，”佩奇实验室的研究员、该论文的第一作者詹妮弗·休斯(Jennifer Hughes)说。“我们不知道公牛的Y染色体看起来是像老鼠的Y，还是像人类的Y，还是完全像别的什么东西。”
公牛的奔跑(序列数据)
佩奇实验室和贝勒医学院人类基因组测序中心、华盛顿大学麦克唐奈基因组研究所、德克萨斯农工大学以及其他机构的合作者花了十多年时间才理清了牛Y染色体的复杂性。事实上，它是所有被绘制的Y染色体中基因密度最高的，这主要是因为它96%的遗传物质是由重复序列组成的。
和老鼠一样，公牛的“镜厅”重复出现在睾丸中。但问题是:为什么?“驱动它的不只是制造更多精子，因为那只是过度杀伤，对吗?”休斯说。“你真的不需要数百个基因拷贝来完成这项任务。”
研究人员在仔细观察牛的X染色体时发现了一条线索:决定女性性别的染色体中也有一些这种睾丸特定基因的拷贝。“我们真的不知道公牛的机制,但思想是,在某种程度上这些基因的扩增Y与帮助Y转嫁,X份放大与趋势和竞争帮助X,”休斯说。
一个自私的追求
这种X-Y“军备竞赛”已经在老鼠身上得到了证实:在配子形成的过程中，Y染色体上重复的基因给了它额外的优势。在2012年的一项研究中，研究人员剔除了y染色体重复序列。如果没有多余的基因，精子细胞中的X染色体就会多于y染色体，后代的性别比例也会偏向女性。经过多年的发展，X也开发出了重复——它自己的方式在竞争中占据优势。
休斯说，
杏耀主管 ，X染色体和Y染色体之间的竞争是自私的，因为性别比例失衡对物种来说不是好事。因此，这些改变只对最终进入受精卵的幸运染色体有利。在进化树的不同分支中，一种自私甚至有害的机制将持续数百万年，这一事实表明，这些冲突可能是一对不对称的性染色体不可避免的副作用。佩奇说:“这种X-Y军备竞赛可能和哺乳动物存在的时间一样长。”
撇开进化理论不谈，了解控制牛性别比例的机制在未来几年可能会有实际用途。休斯说:“这可能会引起育种家的极大兴趣，因为他们希望能够操纵牛后代的性别。”“例如，奶农会喜欢更多的女性，而肉农会喜欢更多的男性。”
目前，该实验室正致力于梳理出Y染色体进化树的各个分支。公牛的性染色体是第七个用SHIMS方法完全测序的性染色体。休斯、佩奇和实验室还将目光投向了包括爬行动物在内的其他动物群体。
佩奇说:“我们的实验室专注于研究人体的性别差异，所有这些工作的灵感都来自于我们通过比较不同动物的Y染色体学到的东西。”“这就像你去美术馆，坐在长椅上，就能感受到灵感——这些序列是我们正在做的工作的无限灵感来源。”现在我们可以把公牛加入我们的画廊了。”
