兩項(xiàng)對(duì)經(jīng)濟(jì)作物木瓜的最新研究，為性染色體進(jìn)化提供了寶貴信息，這兩篇文章分別發(fā)表在Proceedings of the National Academy of Sciences雜志上。

木瓜性染色體僅有七萬(wàn)年進(jìn)化史，而人類性染色體早在超過(guò)一億六千七百萬(wàn)年以前就開(kāi)始進(jìn)化了。日前研究人員發(fā)現(xiàn)木瓜的性染色體在其短暫的進(jìn)化史中經(jīng)歷了巨大的變化。這兩項(xiàng)研究中一項(xiàng)將木瓜X染色體與其近親的常染色體進(jìn)行了比較分析，另一項(xiàng)則對(duì)比了木瓜X染色體和Y染色體之間的差異。

研究顯示，由于重復(fù)序列的累積木瓜的性染色體在不斷增大，同時(shí)這些性染色體也會(huì)進(jìn)行重排并失去一些它們作為常染色體時(shí)攜帶的基因。這些丟失的基因有的已經(jīng)在染色體中消失的無(wú)影無(wú)蹤，有的卻還殘存著一些不具有功能的片段（被稱為“假基因pseudogenes”）。木瓜的Y染色體也獨(dú)立地從常染色體獲得了一些基因。

已有許多文獻(xiàn)描述了古代Y染色體中的基因丟失現(xiàn)象，但X染色體在擴(kuò)增的同時(shí)丟失基因（尤其是在進(jìn)化早期）這種現(xiàn)象使研究者們感到頗為意外，領(lǐng)導(dǎo)這兩項(xiàng)研究的Illinois大學(xué)植物生物學(xué)教授Ray Ming說(shuō)。

“不過(guò)Y染色體獲得重復(fù)序列和丟失基因的速度比X染色體快，”他說(shuō)。

研究人員稱，這是首次對(duì)性染色體進(jìn)化早期進(jìn)行的研究，通常人們關(guān)注于更古老的性染色體，因?yàn)楣爬系男匀旧w與人類相關(guān)性更大。這是人們首次對(duì)進(jìn)化早期的性染色體系統(tǒng)進(jìn)行直接全面的分析。

分析X染色體對(duì)于了解性別進(jìn)化非常重要，Illinois大學(xué)基因組生物學(xué)研究所的Ming教授說(shuō)。人類X染色體在與常染色體區(qū)分開(kāi)的初期也經(jīng)歷了巨大的變化，但由于無(wú)法取得祖先常染色體進(jìn)行比較，人們并不了解這些變化具體是什么。

由于木瓜的性染色體還很年輕，使得研究人員能夠?qū)⑵渑c其近親的常染色體進(jìn)行比較，分析X染色體和Y染色體進(jìn)化的早期事件。

不過(guò)研究木瓜的性染色體是一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目。木瓜具有雄性、雌性和雌性同體三種性別類型，包括兩種Y染色體（雄性Y染色體和稍有差異的雌雄同體染色體Yh）。木瓜能產(chǎn)生雄性和雌性植株（XY系統(tǒng)）或者雌雄同體和雌性植株（XYh系統(tǒng)）。

這種復(fù)雜性給木瓜種植者帶來(lái)了麻煩，因?yàn)榇菩弁w的木瓜植株產(chǎn)量最高其果實(shí)的品質(zhì)也最好，但雌雄同體植株產(chǎn)生的后代卻不完全是雌雄同體的。為了幫助種植者，Ming及其同事就致力于培育“純種”的雌雄同體木瓜，以持續(xù)生成雌雄同體的后代。

研究人員將X染色體與雌雄同體Yh染色體進(jìn)行了比對(duì)，發(fā)現(xiàn)在Yh的性別決定區(qū)域發(fā)生了兩個(gè)主要的序列插入事件。其中一個(gè)插入事件發(fā)生在約七百萬(wàn)年前，使性染色體和常染色體走向了完全不同的進(jìn)化道路。第二個(gè)插入事件發(fā)生在一百九十萬(wàn)年前，進(jìn)一步導(dǎo)致性染色體和常染色體之間的分化。這兩個(gè)插入事件中都包括了大量的序列重排。

人們長(zhǎng)期認(rèn)為X染色體從其進(jìn)化祖先常染色體獲得的結(jié)構(gòu)和基因組成是保守的，但這兩項(xiàng)研究的結(jié)果卻出人意料。

“這些研究改變了我們以往對(duì)性染色體進(jìn)化（尤其是X染色體進(jìn)化）的認(rèn)識(shí)，”他說(shuō)。“此前人們認(rèn)為性染色體進(jìn)化早期只有Y染色體是可變的，而我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)X染色體和Y染色體在進(jìn)化早期都經(jīng)歷了大量的變化。”