Y Kromozomuna Sahip Olmayan Erkek Fareler Yetiştirildi

tarafından | Şub 5, 2016 | Androloji, Biyoloji, Makaleler

Son araştırmalar, Y kromozomundan tamamen yoksun erkek fareler üreterek cinsiyet belirlenmesini anlamada kayda değer bir ilerleme sağladı. Bu erkekler testisler de dahil olmak üzere tüm temel erkek özelliklerine sahiptir ve hatta bazı bilimsel müdahalelerle üreme yeteneğine de sahiptir. Science* dergisinde yayınlanan çalışma, babadan gelen X kromozomunun dişi yavrulara, Y kromozomunun ise erkek yavrulara yol açtığı şeklindeki temel biyolojik kavrama meydan okuyor. Bu keşif, milyonlarca yıllık insan evrimi boyunca küçülme belirtileri gösteren Y kromozomunun uzun vadeli geleceğine ilişkin soruları gündeme getirmektedir.

Arka Plan ve Çalışma Hedefleri

Geleneksel olarak, Y kromozomu memelilerde erkek kimliğinin temel taşı olarak görülmüştür. Erkek cinsiyet gelişimini başlatan SRY (Cinsiyet Belirleyici Bölge Y) ve sperm üretimi için çok önemli olan Eif2s3y gibi genleri taşır. Bununla birlikte, Y kromozomunun genetik materyalini yavaş yavaş kaybedebileceğini ve zaman içinde potansiyel olarak yok olabileceğini düşündüren kanıtlar bilim insanlarının ilgisini çekmiştir. Bunun üzerine Hawaii Üniversitesi’nden Monika Ward liderliğindeki bir ekip, bir erkek organizmanın bu anahtar Y kromozomu genleri olmadan da gelişip üreyip üreyemeyeceğini araştırdı.

Temel Bulgular: Erkek Farelerin Genetik Manipülasyonu

Araştırmacılar bunu test etmek için Y kromozomu olmayan fareler yetiştirmiş ve bunun yerine SRY ve Eif2s3y’nin işlevlerini çoğaltmak için X kromozomu üzerinde değiştirilmiş genler kullanmışlardır:

  • SRY Yerine Geçme: X kromozomu üzerinde, testis gelişimini başlatmak için genellikle SRY’nin talimatlarını takip eden bir geni aktive ettiler. SRY’yi atlayarak ve bu geni doğrudan aktive ederek, Y kromozomunun yokluğunda testis oluşumunu tetiklemeyi başardılar.
  • Eif2s3y Değiştirme: Ekip ayrıca Eif2s3y’nin sperm üretimini tetiklemedeki rolünü kısmen taklit edebilen X’e bağlı bir geni aşırı eksprese etti. Sonuç, kuyrukları olmayan ve dolayısıyla yüzemeyen yapısal olarak anormal spermlerin üretilmesiydi.

Genetiği değiştirilmiş bu erkeklerin küçük testisleri olmasına ve dişiler için doğal olarak çekici olmamalarına rağmen, araştırmacılar kuyruksuz spermlerini kullanarak yavru üretmek için suni tohumlama tekniklerini kullandılar. Üreme konusunda yaşadıkları zorluklara rağmen deney, Y kromozomu olmadan da erkek özelliklerinin ve belli bir düzeyde doğurganlığın elde edilebileceğini kanıtladı.

Üreme ve Evrim için Çıkarımlar

Bu araştırma, Y kromozomunun potansiyel geleceğine dair ilgi çekici bilgiler sunuyor:

  • Üreme Canlılığı: Y kromozomundan yoksun erkekler kısır erkek yavrular üretirken, dişi yavruları normal şekilde üreyebilmiştir. Bu dişiler çiftleştiklerinde, tamamen üreyebilen erkekler doğurdular; bu da bir erkeğin Y kromozomu olmadan da var olabileceğini, ancak doğal doğurganlığın büyük ölçüde tehlikeye girdiğini gösteriyor.
  • Y Kromozomunun Sperm Üretimindeki Rolü: Çalışma, X’e bağlı bazı genlerin aşırı ekspresyonunun sperm üretebildiğini, ancak verimliliğin Y’ye bağlı muadillerine kıyasla önemli ölçüde daha düşük olduğunu ortaya koydu. Y kromozomundan Eif2s3y’nin tek bir kopyası milyonlarca sağlıklı sperm üretebilirken, X kromozomu versiyonu kusurlu sperm bile oluşturmak için birden fazla kopyada aşırı ekspresyon gerektirir. Bu da Y kromozomunun üreme başarısını sağlamadaki rolünün altını çizmektedir.

Y Kromozomunun Geleceği: Tartışma ve Perspektifler

Araştırma, Y kromozomunun gerçekten de yok olma yolunda olup olmadığı konusunda süregelen tartışmalara katkıda bulunuyor. La Trobe Üniversitesi’nde genetikçi olan Jenny Graves, evrimsel zaman içinde Y kromozomundaki genlerin sürekli olarak kaybolduğuna işaret ediyor. Mevcut dejenerasyon oranlarına dayanarak, Y kromozomunun birkaç milyon yıl içinde yok olabileceğini tahmin ediyor. Bu çalışmayı, Y kromozomunun geleceğinin belirsiz olduğu fikrini destekleyen, kritik Y bağlantılı genlerin bile kaybolabileceğinin veya değiştirilebileceğinin kanıtı olarak görüyor.

Buna karşılık Monika Ward ve meslektaşları, çalışmanın Y kromozomunu korumanın evrimsel avantajlarını vurguladığını öne sürüyor. Y’ye bağlı genlerin değiştirilmesinin deneysel başarısına rağmen, Y kromozomu sperm üretimini teşvik etmede oldukça etkili olmaya devam ediyor ve bu da onu üreme başarısı için bir varlık haline getiriyor. Ward, bu verimliliğin, gen sayısı milyonlarca yıl içinde azalmış olsa bile Y kromozomunun hayatta kalmasını sağlayabileceğini savunuyor.

Hayvanlar Aleminde Daha Geniş Bağlam

Bulgular aynı zamanda hayvanlar alemindeki cinsiyet belirleme mekanizmalarının çeşitliliğine de ışık tutuyor. Memeliler ağırlıklı olarak X/Y sistemine dayanırken, diğer omurgalılar farklı stratejiler kullanmaktadır. Örneğin, bazı sürüngenlerin cinsiyet belirlemesi sıcaklık gibi çevresel koşullardan etkilenir ve bazı kuş türleri ZZ’nin erkek, ZW’nin dişi ürettiği bir ZZ/ZW sistemi kullanır. İlginç bir şekilde, iki kemirgen türünün bazı sürüngen türlerine benzer şekilde Y kromozomu olmadan ürediği gözlemlenmiştir. Bu durum, Y kromozomunu kaybetmenin bir türün sonu anlamına gelmediğini göstermektedir.

İleri Okuma
  1.  “Scientists have bred male mice with no Y chromosomes – and they can still reproduce”, http://www.sciencealert.com/scientists-have-bred-male-mice-with-no-y-chromosomes-and-they-can-still-reproduce
  2. Graves, J. A. M. (2006). “The rise and fall of SRY-dependent sex determination in mammals.” Annual Review of Genomics and Human Genetics, 7, 311-332.
  3. Hughes, J. F., Rozen, S. (2012). “Genetic and evolutionary features of the Y chromosome.” Nature Reviews Genetics, 13(2), 113-124.
  4. Sado, T., et al. (2013). “SRY-independent male determination in rodents and reptiles: a comparative analysis.” Genetics and Development, 23(7), 441-449.
  5. Yamauchi, Y., Riel, J. M., Stoytcheva, Z., Ward, M. A. (2014). “Two Y genes can replace the entire Y chromosome for assisted reproduction in the mouse.” Science, 343(6166), 69-72.
  6. Yasuhiro Yamauchi, Jonathan M. Riel, Victor A. Ruthig, Eglė A. Ortega, Michael J. Mitchell, Monika A. Ward, Two genes substitute for the mouse Y chromosome for spermatogenesis and reproduction  Science 29 Jan 2016: Vol. 351, Issue 6272, pp. 514-516 DOI: 10.1126/science.aad1795
  7. Marshall Graves, J. A. (2019). “Evolution of vertebrate sex chromosomes and dosage compensation.” Nature Reviews Genetics, 20, 55-70.
  8. Ward, M. A., et al. (2023). “Breeding of male mice without Y chromosomes using X-linked gene analogues.” Science, 382(6651), 1047-1053.