男性はゆっくりとY染色体を失いつつある

ヒトをはじめとする哺乳類の赤ちゃんの性別は、Y染色体上の男性決定遺伝子によって決定される。しかし、ヒトのY染色体は退化しつつあり、新しい性遺伝子を進化させない限り、数百万年後には消滅し、私たちは絶滅してしまうかもしれない。

しかし、ネズミの仲間では、すでにY染色体を失った2つの種が生きている。

『Proceedings of the National Academy of Science』の新しい論文によれば、トゲネズミが新しい雄性決定遺伝子を進化させたことが示されている。

Y染色体がヒトの性別を決定する仕組み

ヒトの場合、他の哺乳類と同様、女性には2本のX染色体があり、男性には1本のXとYというちっぽけな染色体がある。この名前はその形とは関係がなく、Xは「不明」を意味していた。

Xには約900の遺伝子があり、性とは関係ない様々な仕事をしている。しかし、Yにはほとんど遺伝子がなく（約55個）、多くのノンコーディングDNA、つまり何もしていないように見える単純な繰り返しDNAが含まれているのである。

しかし、Y染色体には、胚の中で男性の発育を開始させる重要な遺伝子が含まれているため、パンチが効いているのだ。受胎後約12週目に、このマスター遺伝子が、精巣の発達を制御する他の遺伝子のスイッチを入れる。胚の精巣は男性ホルモン（テストステロンとその誘導体）を作り、赤ちゃんが男の子として成長することを保証する。

このマスター遺伝子は、1990年にSRY（sex region on the Y）として同定された。SRYは、SOX9と呼ばれる遺伝子を起点とする遺伝子経路で機能する。SOX9は、性染色体上に存在しないが、すべての脊椎動物において雄性決定に重要な役割を果たしている。

消えゆくY

多くの哺乳類は、私たちと同じようにXとYの染色体を持っている。Xには多くの遺伝子があり、YにはSRYとその他いくつかの遺伝子がある。このシステムは、X遺伝子の量が雄と雌で不均等であるという問題がある。

このような奇妙なシステムはどのように進化してきたのだろうか？オーストラリアのカモノハシは、鳥類とは全く異なる性染色体を持っているという驚くべき発見があった。

カモノハシでは、XYペアは普通の染色体であり、2つのメンバーが等しく存在する。このことは、哺乳類のXとYが、それほど昔には普通の染色体の対であったことを示唆している。

ということは、人類とカモノハシが別々に進化してきた1億6600万年の間に、Y染色体は900-55個の活性遺伝子を失ったことになる。これは、100万年ごとに約5個の遺伝子が失われていることになる。このペースでいくと、最後の55個の遺伝子は1100万年後になくなってしまう。

ヒトのY染色体の寿命は無限大から数千年の間と推定され、今日に至るまで主張と反論がある。

SRY遺伝子を持たないモグラハタネズミがどのようにして性別を決定しているのかはまだ不明だが、北海道大学生物学科の黒岩麻里教授らの研究チームは、日本列島に生息する3種のトゲネズミ（いずれも絶滅危惧種）についてより良い結果を得たという。

黒岩教授のチームは、トゲネズミのY染色体上の遺伝子のほとんどが、他の染色体に移動していることを発見したのである。しかし、SRYやその代用となる遺伝子は発見されなかった。

このたび、ついにその同定に成功し、『PNAS』誌に発表した。研究チームは、雄のゲノムにはあるが雌のゲノムにはない配列を見つけ出し、それを精製して、すべてのラットの個体でその配列をテストした。

その結果、トゲネズミの第3染色体にある重要な性遺伝子「SOX9」の近傍に、わずかな違いがあることが判明した。この小さな重複（30億以上の塩基対のうちわずか17,000塩基対）は、すべての雄に存在し、雌には存在しなかったのだ。

研究チームは、このわずかな重複DNAに、通常はSRYに反応してSOX9をオンにするスイッチが含まれていることを示唆した。この重複DNAをマウスに導入したところ、SOX9の活性が増強されたことから、この変化により、SRYがなくてもSOX9が機能するようになった可能性がある。

男性の未来にとって意味すること

ヒトのY染色体の消滅が間近に迫っていることから、私たちの未来について様々な憶測が飛び交っている。

トカゲやヘビには女性だけの種があり、単為生殖と呼ばれる方法で自分の遺伝子から卵を作ることができる。しかし、ヒトや他の哺乳類には、少なくとも30の重要な「刷り込み」遺伝子があり、精子を通じて父親からもらったものでなければ機能しないため、これは起こり得ない。

繁殖には精子が必要であり、男性が必要である。つまり、Y染色体の終焉は人類滅亡の前兆となりうるのだ。

この新しい発見は、人類が新しい性決定遺伝子を進化させることができるという、別の可能性を支持するものである。

しかし、新しい性決定遺伝子の進化にはリスクが伴う。もし、世界のさまざまな場所で複数の新しいシステムが進化したらどうなるのだろうか？

性遺伝子の “戦争”は、まさにモグラハタネズミやトゲネズミのように、新しい種の分離につながる可能性があるのだ。

つまり、もし誰かが1100万年後の地球を訪れたとしたら、そこには人類はいないかもしれない。あるいは、異なる性決定システムによって隔離された、いくつかの異なる人類種が見つかるかもしれない。

本記事はThe Conversationに掲載された記事「Men are slowly losing their Y chromosome, but a new sex gene discovery in spiny rats brings hope for humanity」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。