Darren Griffin ja Peter Ellis: Y-kromosoom kaob - mis saab meestest?

Foto: SCANPIX

Y-kromosoom on kiiresti degenereerunud, nii et naistel on kaks igati normaalset X-kromosoomi, meestel aga X-kromosoom ja kärbunud Y-kromosoom. Kui degeneratsioon sama kiirusega edasi kestab, on Y-kromosoomil eluiga veel kõigest 4,6 miljonit aastat, enne kui see lõplikult kaob, kirjutavad veebiväljaandes The Conversation Kenti ülikooli geneetikaprofessor Darren Griffin ja Kenti ülikooli molekulaarbioloogia ja sigimise lektor Peter Ellis.

Y-kromosoomi võib pidada mehelikkuse sümboliks, kuid paraku on saanud aina selgemaks, et see pole sugugi tugev ega püsiv. Ehkki see kannab nõndanimetatud pealüliti-geeni SRY, mis määrab kindlaks, kas embrüost saab mees (XY) või naine (XX), sisaldab see lisaks veel ainult mõnda üksikut geeni ja on ainuke kromosoom, mis ei ole eluks hädatarvilik. Naised tulevad ju ilma selleta suurepäraselt toime.

Veel enam  – Y-kromosoom on kiiresti degenereerunud, nii et naistel on kaks igati normaalset X-kromosoomi, meestel aga X-kromosoom ja kärbunud Y-kromosoom. Kui degeneratsioon sama kiirusega edasi kestab, on Y-kromosoomil eluiga veel kõigest 4,6 miljonit aastat, enne kui see lõplikult kaob. See võib tunduda pikk aeg, aga pole seda, kui pidada silmas, et elu on Maa peal eksisteerinud juba 3,5 miljardit aastat.

Y-kromosoom ei ole alati selline armetu olnud. Kui me keerame aega 166 miljonit aastat tagasi, päris esimeste imetajate aega, siis olid lood sootuks teised. Algne proto-Y-kromosoom oli X-kromosoomiga sama suur ja sisaldas kõiki samu geene. Ent Y-kromosoomil oli üks põhimõtteline viga. Erinevalt kõigist teistest kromosoomidest, mida meil on igas rakus kaks eksemplari, esineb Y-kromosoom alati ainult ühekaupa ning läheb edasi isalt pojale.

See tähendab, et Y-kromosoomi geenid ei saa ette võtta geneetilist rekombinatsiooni, igas põlvkonnas toimuvat geenide «vahetust», mis aitab kõrvaldada kahjulikke geenimutatsioone. Rekombinatsiooni kasust ilma jäetud Y-kromosoomi geenid degenereeruvad ajas ja kaovad viimaks genoomist.

Sellest hoolimata on viimased uuringud näidanud, et Y-kromosoom on siiski loonud päris tõhusaid «pidurdavaid» viise, mis aeglustavad geenikaotust tuntavalt.

Näiteks ühes hiljutises Taani uuringus, mille tulemused avaldas PLoS Genetics, sekveneeriti 62 mehe Y-kromosoomi lõike ja leiti, et neile on omased ulatuslikud struktuursed ümberkorraldused, mis võimaldavad nõndanimetatud geeni amplifikatsiooni ehk geenide mitme koopia omandamist, mis soodustab spermide korralikku toimimist ja leevendab geenikaotust.

Uuring näitas sedagi, et Y-kromosoom on välja töötanud ebatavalised struktuurid, mida nimetatakse palindroomideks (DNA-järjestus, mis on eest tahapoole samasugune nagu tagant ettepoole – umbes nagu väljendis «aias sadas saia») ja mis kaitseb Y-kromosoomi edasise degradeerumise eest. Uurijad sedastasid Y-kromosoomi palindroomjärjestuses suurel hulgal «geenikonversiooni sündmusi»: sisuliselt tähendab see puhast kopeerimist, mis lubab vigastatud geene parandada kahjustamata varukoopiat mallina võttes.

Kui vaadata ka teisi liike (Y-kromosoomi esineb lisaks imetajatele veel mõnel liigil), leiab üha rohkem tõendeid, et Y-kromosoomi geeni amplifikatsioon on laialt levinud nähtus. Need «amplifitseeritud» geenid etendavad olulist osa sperma valmistamises ja (vähemalt närilistel) järglaste soolise vahekorra reguleerimisel. Hiljuti ajakirjas Molecular Biology and Evolution ilmunud artiklis leidsid teadlased, et geenikoopiate arvu suurenemine hiirtel on loodusliku valiku tagajärg.

Küsimuses, kas Y-kromosoom tõepoolest lõpuks kaob, on teadlaskond vähemalt Ühendkuningriigis praegu jagunenud «lahkujate» ja «jääjate» leeri. Viimased väidavad, et kaitsemehhanismid toimivad edukalt ja on tegelikult juba Y-kromosoomi päästnud. Kuid «lahkujad» kinnitavad, et need mehhanismid kõigest võimaldavad Y-kromosoomil veel viimase jõuga kaljuservast kinni hoida, enne kui järgneb vältimatu allakukkumine. Vaidlused kestavad edasi.

Mutthiirtel puudub Y-kromosoom. Foto: Wikimedia

«Lahkujate» üks eestvedajaid, Jenny Graves Austraalia La Trobe’i ülikoolist, kinnitab, et kaugemale vaadates on Y-kromosoomi saatus paratamatult tume isegi siis, kui see suudab kuidagiviisi eeldatust kauem vastu pidada. 2016. aastal ilmunud töös osutab ta tõigale, et Jaapani küürselgrotid (Tokudaia muenninki) ja mutthiired (Ellobius) on juba Y-kromosoomi sootuks kaotanud, ja väidab, et Y-kromosoomis geenide kaotamise või loomisega seotud protsessid toovad vältimatult kaasa viljakusprobleeme. See omakorda võib ajendada täiesti uue liigi väljakujunemise.

Kas mehed hääbuvad?

Meie väidame oma uues e-raamatus, et isegi kui inimeste Y-kromosoom peaks kaduma, ei tähenda see veel tingimata, et kaduma peaksid ka mehed. Isegi nende liikide puhul, kes on Y-kromosoomi juba kaotanud, on sigimiseks jätkuvalt tarvis nii isaseid kui ka emaseid.

Neil juhtudel on «pealüliti-geen» SRY, mis määrab kindlaks geneetilise «mehelikkuse», liikunud edasi teise kromosoomi, mis tähendab, et need liigid saavad meessoost järglasi ilma Y-kromosoomi vajamata. Ent uus sugu määrav kromosoom, kuhu SRY on suundunud, hakkab seejärel samuti degenereeruma sellesama rekombinatsiooni puudumise tõttu, mis mõistis hukatusse varasema Y-kromosoomi.

Inimeste puhul on huvipakkuv siiski see, et kuigi Y-kromosoomi on tarvis normaalseks sigimiseks, ei ole paljusid geene, mida see sisaldab, õigupoolest üldse vaja, kui tarvitada viljatusravi meetodeid. See tähendab, et geenitehnoloogia võib õige pea hakata asendama Y-kromosoomi geenifunktsioone, võimaldades näiteks viljastuda samasoolistel naispaaridel või viljatutel meestel. Aga isegi kui peaks juhtuma, et kõigil osutub sel moel võimalikuks viljastuda, ei tundu ometi kuidagi usutav, et viljakad inimesed loobuksid loomupärasest sigimisest.

Niisiis, ehkki tegemist on äärmiselt huvitava ja rohket arutelu pakkuva geneetikauuringute valdkonnaga, ei ole mainimisväärset põhjust muret tunda. Me ei tea isegi mitte seda, kas Y-kromosoom kaob või mitte. Ja nagu me näitasime, siis isegi juhul, kui see peaks kaduma, läheb meil usutavasti jätkuvalt mehi vaja ka normaalse sigimise tagamiseks.

Täie veendumusega võib öelda, et «kariloomade» stsenaariumi, mille puhul vähesed «õnnelikud» isased valitakse välja enamiku meie laste sigitamiseks, silmapiiril kindlasti ei terenda. Nii või teisiti, järgmisel 4,6 miljonil aastal on meil palju pakilisemaid probleeme.

Inglise keelest eesti keelde ümber pannud Marek Laane