Хромосома-Yбийца, или почему мужчины умирают раньше?
Думаете, это только у людей мужчины живут меньше женщин? Расскажите это богомолу, он посмеется. Хотя нет, нечем ему смеяться, его голову съела самка после соития.
Так вот, женские особи живут дольше в подавляющем большинстве известных науке видов. Тем, кто в этом сомневается, советую взглянуть на 37 страниц данных из книги Why Men Die Younger: Causes of Mortality Differences by Sex (https://www.soa.org/library/monographs/life/why-men-die-youn...), особенно Appendix F — там видов 100. И весьма показательна приведённая там же статистика по разным странам (хоть и за 1998 год):
Кто-то думает, что мы, Y-носцы, живём меньше женщин потому, что мы такие дерзкие и резкие, и в молодости более подвержены тяге к разным опасным глупостям типа езды на мотоциклах или игры в американский футбол. Но это не так — вероятность смерти у мужчин выше в любом возрасте, даже в тихие 60 и 70.
Поэтому умные люди понимают — смерть Кащеева таится в… Y-хромосоме. Недаром кастрация продлевает жизнь: в одном американском эксперименте на 20% (13,6 лет), а у корейских евнухов на 30–40% (15–19 лет).
Но самое интересное, что, может быть, продления жизни можно добиться и без кастрации! А просто удалив или эпигенетически “выключив” определенные “смертоносные гены” на самой Y-хромосоме. Именно это еще в 1980-х установили болгарские (Цонева) и советские (Кузнецова) ученые, изучая мужчин-долгожителей:
«Ранее были опубликованы данные по взаимосвязи между крупными C-блоками на Y-хромосоме и долгожительством у болгарского населения (Tsoneva et al., 1980), а также данные по повышенной частоте «очень больших» C-блоков у долгожителей старше 80 лет в Эдинбурге (Buckton et al., 1976).
Длинная Y-хромосома, а также большой С-сегмент на Y-хромосоме типичны для долгоживущих украинских и абхазских мужчин. Таким образом, мы установили связь между вариантами индивидуального варианта хромосомного полиморфизма на Y-хромосоме и мужской долговечностью в разных регионах».
Что такое С-блоки? Я попытаюсь передать своё понимание, но был бы очень признателен за более подбробное разъяснение от специалистов в комментариях. Так вот, в моём понимании, в случае Y-хромосомы С-блоки — это неактивные, “выключенные” части хромосомы. Формально С-блоки — это те участки хромосомы, которые подсвечиваются во время процедуры C-staining или C-banding — обработки хромосом специальным красителем (для ученых тут http://www.ucl.ac.uk/~ucapikr/projects/Ana_staining_LitRev.p...).
эти методы различного окрашивания и последующего подсвечивания хромосом применялись в те древние времена, когда еще не существовало технологии ПЦР (изобретена в 1983 году), секвенирование генов было долгим и дорогим удовольствием, а про выявление паттернов метилирования еще даже и не задумывались. С помощью разных методов подсветки можно было хоть как-то дифференцировать различные структурные и фунциональные сегменты хромосом. В своё время советские ученые активно занимались таким анализом, в частности и Y-хромосомы.
Конкретно метод C-banding обычно подсвечивает конститутивный гетерохроматин, представляющий собой высококонденсированную ДНК, которая, в основном, присутствует вокруг цетромер или теломер. Так как такая ДНК сильно сжата, она не экспрессируется, то есть эти участки не активны. Но в случае Y-хромосомы, в таком сжатом состоянии у неё находится почти вся ДНК.
Такое сжатие, или конденсирование, хроматина происходит с помощью тех же механизмов, что отвечают и за стандартное эпигенетическое “выключение” (инактивацию) генов. Эта инактивация происходит и на уровне гистонов, и на уровне метилирования самой ДНК.
И вот, если я правильно интерпретирую их работы, в исследованиях Цоневой и Кузнецовой у долгожителей в таком сжатом состоянии находилась более значительная часть Y-хромосомы, чем у группы контроля, что наводит меня на мысль, что таким образом у них были эпигенетически выключены какие-то гены, которые обычно активны у остальных мужчин и своей активностью раньше сводят их в могилу.
Небольшое отсутпление для тех, кто споткнулся на фразах типа “эпигенетически выключены” или “метилирование” и вообще смутно представляет, что такое эпигенетика. Эпигенетика — это “надстройка” над (эпи- = над) генетикой, механизм управления генами. Вернее, таких механизмов несколько: метилирование самих генов, ацетилирование или метилирование гистонов, на которые эти гены “намотаны”, и много чего другого, что попадает под определение эпигенетического контроля.
Почему гены вообще нужно контролировать? Во-первых, потому что ДНК у организма одинаковая во всех типах клеток, а в клетке мозга и клетке кожи должны быть активны различные наборы генов. А еще потому, что за разные стадии развития организма отвечают разные гены — у гусеницы и у бабочки весьма различный профиль активности этих самых генов. Как и у нас, собственно: в утробе матери активны одни гены, в детстве — другие, в старости — третьи. И, кстати, с возрастом профиль вкл./выкл. различных генов меняется у всех людей практически одинаково. Что легло в основу концепции “часов метилирования” как биомаркера старения. Но это уже совсем другая тема.
Так вот, возвращаясь к моей гипотезе о заметилированных генах на Y-хромосоме болгарских и советских долгожителей. Что натолкнуло меня на эту мысль? А то, что в 1987 году в Америке генетик Кёрби Смит нашел 14 мужчин-Амишей, у которых были удалены некоторые гены на Y-хромосоме, и которые жили на 20% дольше своих немутировавших собратьев (82 года против 68–71 лет).
Самое интересное, что Y-хромосома — совсем малютка: на ней лишь 71 кодирующих гена. Поэтому, в идеале, было бы очень круто разобраться какие именно участки были удалены у этих Амишей. Кстати, Кёрби Смит еще жив и продолжает работать в Университете Джонса Хопкинза, да и образцы ДНК у него, скорее всего, сохранились. Секвенировать их для него было бы делом несложным — он там профессор генетики, как никак. Я пару раз предлагал Грегори Фэйи (автору той замечательной книги по старению, из которой я взял вышеприведенную таблицу) написать ему снова, но тот пока не горит желанием.
Жива и Светлана Михайловна Кузнецова, и даже, насколько я могу судить, продолжает работать в Институте геронтологии имени Д.Ф. Чеботарева в Киеве. Я подумываю и ей написать — вдруг у неё сохранились образцы ДНК тех советских долгожителей.
Кстати, в свете всего вышесказанного было интересно услышать о недавнем исследовании большого фаната метформина Нира Барзилая, показавшем, что делеция третьего экзона в рецепторе гормона роста положительно влияет на продолжительность жизни мужчин, но не женщин. Ведь возрастной паттерн секреции и уровни гормона роста у полов весьма разные, так что, может быть, и в его исследовании проявлялся схожий с вышеупомянутыми Y-мутантами механизм.
Правда, то, что некоторые издания заявляют, что работа Барзилая и ко. показала, что гомозиготность по d3-GHR помогает прожить на 10 лет дольше, неверно. Просто на момент начала его исследования средний возраст (age at recruitment) подгруппы из 16 гомозиготных испытуемых был на 10 лет выше, чем у остальных 180 членов когорты. Но, как видно из графика дожития, медианная ПЖ у гомозиготных товарищей лишь на 6–7 лет выше таковой у группы контроля, а максимальная вообще меньше.
В любом случае, то, что Y-хромосома таит в себе какие-то секреты потенциального долгожительства и пока не особо хочет их нам открывать, мне видится всё более и более правдоподобным.
Источники:
Why Men Die Younger: Causes of Mortality Differences by Sex. Barbara Blatt Kalben (https://www.soa.org/library/monographs/life/why-men-die-youn...)
The Future of Aging: Pathways to Human Life Extension. Gregory M. Fahy, Michael D. West, L. Stephen Coles, Steven B. Harris (http://www.sciencevsaging.org/sites/sciencevsaging/files/lib...)
Число хромосом у разных видов
Мужчины – экспериментальный вид человечества?
«Если мужчину с детства плохо кормить – он умрет, если женщину плохо кормить – она вырастет меньше ростом». Это не шутка – так говорил советский ученый Виген Геодакян, который еще в 1965 году выдвинул Эволюционную теорию пола.
Эта теория предполагает, что мужской пол является оперативной подсистемой человеческой популяции, а женский – консервативной подсистемой. Т.е., на любые изменения внешней среды, первым реагирует мужской пол, «пробуя» на себе различные варианты и только со временем, когда доказана правильность и надежность этих изменений, они передаются женскому.По словам Геодакяна, «новаторство в любом деле – миссия мужского пола. Мужчины первыми осваивали все профессии, виды спорта; даже вязание, в котором сейчас монополия женщин неоспорима, изобрели мужчины». Т.е. мужчины являются как бы разведчиками, а женщины – хранителями, отбирая самое лучшее.
Для чего это необходимо? Любой живой организм или система, для того, чтобы выживать должен одновременно следовать двумя противоположными динамиками – развиваться и сохранять имеющееся. Согласно эволюционной теории, развитие происходит от простого к сложному, за счет того, что живые существа приобретают новые признаки и свойства.
Чтобы это происходило, природа и разделила нас на два пола. Известно ведь, что среди живых существ есть гермафродиты, т.е. несущие в себе одновременно мужские и женские черты и способные размножаться самостоятельно. Это явление особенно распространенно среди простейших животных, таких как улитки, червяки и т.д. Но и у более развитых, таких как некоторые виды рыб и птиц известны случаи, когда они меняли свой пол, в зависимости от условий внешней среды. Например, если в ограниченном пространстве имеются только курицы, то через некоторое время одна из них может трансформироваться в петуха.
Казалось бы, вот она мечта – размножайся сам по себе, когда захочешь, ну или меняй пол, если хочешь продолжения рода. Но дело в том, что, чтобы жизнь передавалась дальше, необходимо жизнеспособное потомство. А ведь приобретенные изменения могут быть не только полезными, но и вредными, вплоть до того, что какие-то неосторожные мутации могут вообще привести к вымиранию биологического вида. Вот поэтому большинство живых существ делятся на мужчин и женщин, и весь риск, связанный с изменением, берут на себя мужчины, которые в некотором смысле являются первопроходцами эволюции. Т.е. мужчины развивают вид, а женщины – сохраняют его жизнестойкость.
Если мутация окажется опасной, и большинство мужчин погибнет – на судьбе вида это не отразится, даже несколько оставшихся в живых мужчин смогут, с помощью многочисленных женщин, легко восстановить свою численность. И их потомство будет обладать именно теми качествами, которые необходимы для выживания и продолжения рода. Таким образом, женщины отвечают за поддержание численности своего вида, а мужчины пробуют новые мутации на себе, и, если выживают – передают новый признак женщинам.
Сами по себе женщины легко адаптируются к новым условиям – они более гибкие, чем мужчины. Они лучше переживают кризисы и тяжелые времена, под которые многие мужчины не могут подстроиться. Женщины легче выживают и в жаре, и в холоде, но их гены остаются неизменными, поэтому они не могут передать ничего полезного своему прямому потомству. Мужчины же, приобретая новые мутации, изменяются генетически и передают новые свойства детям.
Например, если наступит глобальное похолодание, для выживания вида желательно, чтобы животные обросли шерстью. Все, кто не сможет – вымрут. Так действует естественный отбор, согласно эволюционной теории Дарвина. Выживут только длинношерстные. Так овца сможет сама, легко, обрасти шерстью, но не передаст этот признак потомству. Только когда в течение нескольких поколений выживут морозоустойчивые бараны, тогда и ягнята будут рождаться с длинной шерстью… Т.е. полезные признаки передаются мужчинами. Даже для развития такого качества у коров, как удойность, как это не смешно, молочные быки играют гораздо большую роль, чем молочные коровы.
Передача этих новых полезных признаков происходит не сразу. Какое-то время мужчины держат их «в себе» и лишь потом передают женщинам. Еще Дарвин писал: «Во всем животном царстве, если мужcкoй и женский пол отличаются друг от друга по внешнему виду, видоизменяется, за редкими исключениями, самец, а не самка, потому что последняя обыкновенно остается схожей с молодыми животными своего вида и с прочими членами всей группы».
Т.е., первыми в процессе эволюции свои размеры увеличивали самцы, а самки всегда чуть-чуть отставали. Именно поэтому у животных мужские особи практически всегда крупнее женских. У насекомых наоборот – женщины крупнее мужчин, потому что эволюция этих существ шла по пути уменьшения размеров. Раньше на земле жили бабочки и стрекозы с метровым размахом крыльев, но условия менялись и под них сначала подстраивались «мужчины», а через время и их «жены».
Геодакян находит этому объяснение на генетическом уровне. Известно, что мужчины отличаются от женщин тем, что имеют, так называемую, «игрек-хромосому». Базовая матрица человеческого тела – женская, и только Y-хромосомы превращают зародыша в мужчину через несколько недель после зачатия. «Мужчины – это генетически модифицированные женщины", – так считает видный ученый, профессор Оксфордского университета Брайан Сайкс, который является одним из самых авторитетных специалистов в мире по вопросам генетики.
Новые гены, появившиеся у мужчин в результате мутаций должны пройти путь с одного конца Y-хромосомы до другого, когда их сможет перенять женщина. Т.е. с каждым следующим поколением ген перемещается от начала хромосомы, к ее концу. Это необходимо, чтобы новый признак прошел проверку временем. Пока ген не достигнет противоположного конца, новый признак передается только от отца к сыну, но никогда – к дочери. Это необходимо для того, чтобы изменения выдержали проверку временем.
Недавно произошедшая расшифровка человеческого генома принесла еще одно подтверждение теории Геодакяна. Оказалось, что большинство мутаций в человеческих генах возникают именно в Y-хромосомах. То есть, мужские хромосомы – это действительно экспериментальная лаборатория, где вырабатываются новые гены.
Но «все имеет свою цену» – человечеству это грозит тем, что через время мужчины могут исчезнуть совсем. 300 миллионов лет назад Y-хромосома содержала порядка 1438 генов, а к нашему времени осталось только 45. Процесс разрушения продолжается постоянно, ведь Y-хромосома не имеет пары, в отличие от Х-хромосомы, которая при случае могла бы ее продублировать. Мужская хромосома из поколения в поколение мутирует и разрушается, и через какое-то время может исчезнуть совсем. «В каждом новом поколении один процент мужчин будет иметь мутацию, которая сократит его способность к оплодотворению на 10%», — говорит Сайкс. — И если это продолжится из поколения в поколение, то рано или поздно нормально функционирующих Y-хромосом (т.е. мальчиков) уже не останется".
Каждому потомку отец и мать передают примерно одинаковое количество генетической информации, но количество потомства, которому может передать информацию самец, несравненно больше количества, которому может передать информацию самка.
Сколько детей может родить женщина за всю свою жизнь, если «только этим делом и будет заниматься»? В среднем, около двух-трех десятков. 69 – это самое большое количество детей, рожденных одной женщиной. Столько смогла родить одна российская крестьянка за 27 раз – 16 двоен, 7 троен и 4 четверни.
А если это будет мужчина, имеющий не ограниченные возможности? В этом случае речь может идти о сотнях или даже тысячах. Например, у султана Османской империи Маули Исмаила (1640–1727) было 548 детей мужского пола и 340 – женского. Это только те дети, рождение которых фиксировались в его многочисленном гареме…
Природа мудра, но при этом «слепа», и ее главная задача – это выживание вида. Цена не имеет значение – можно пожертвовать 90% мужчин, лишь бы человечество смогло выжить. Поэтому постоянно происходит исследование новых возможных путей развития и подстраивание под внешние условия. И делается это одновременно во все стороны. Мало ли что? Никто не знает, что может «пригодится» завтра…
Это распределение может относиться к множеству вещей, касающихся наших различий – рост, вес, физическая сила, заболевания, интеллектуальные способности и т.д. При этом необходимо понимать, что этот «выход за границы нормального распределения» может быть как в положительную сторону, так и в негативную. Т.е., как среди «гениев» в различных областях, так и среди пациентов психоневрологических лечебниц мужчин всегда больше. Женщины легче осваивают иностранные языки, но большинство полиглотов – мужчины. Все женщины умеют готовить, но шеф-повары, в основном, мужчины. И так далее…
Аутизм, детский церебральный паралич, самоубийства, гемофилия, дальтонизм, большинство т.н. «болезней цивилизации» (инфаркт, атеросклероз, гипертония, ВИЧ и др) – преимущественно мужские болезни. Даже умственная отсталость у мальчиков встречается в 1,5 раза чаще.
Мужчины живут в среднем на 13 лет меньше женщин и количественно их меньше почти на 10%. И это касается не только человеческого вида, по причине того, что мол «мужики пьют, не берегут себя, к врачам не ходят, эмоций не проявляют – вот поэтому и умирают раньше». Все это влияет, но… Ученый Гамильтон еще в 1948 году провел исследование по смертности полов для 70 видов, включая такие различные формы жизни, как моллюски, ракообразные, насекомые, паукообразные, птицы, рептилии, рыбы, млекопитающие. Согласно этим данным, у 62 видов (почти 90 %) средняя длительность жизни самцов короче, чем у самок.
Существуют интересные данные по медицинским аномалиям, подтверждающие нашу теорию. Так у девочек чаще проявляются атавистические аномалии (возвраты или остановки развития), а у мальчиков — футуристические (поиск новых путей). Например, среди 4000 новорожденных детей с тремя почками девочек было в 2,5 раза больше, чем мальчиков. А третья почка является «возвращением» как раз к предковому типу, у которых когда-то в каждом сегменте тела имелась пара выделительных органов.
При желании, вы можете найти в интернете массу информации, посвященной различиям между мужчинами и женщинами – на физическом, эмоциональном или интеллектуальном уровнях. Мы действительно разные.
Женщинам проще приспособиться к новой и часто дискомфортной ситуации, чем мужчинам, которые пытаются выбраться из нее за счет поиска нетрадиционных решений. Мужчины чаще берутся за новую деятельность и стараются по быстрому решить проблему, а женщины доводят решения и приобретенные навыки до совершенства.
Раз мужчины являются «авангардом» эволюционного прогресса, то и обладать они должны соответствующими качествами. У них выше агрессивность и любознательность, активнее поисковое поведение, связанное с повышенным уровнем риска. Женщины более конформны, адаптивны и легче приспосабливаются к новым обстоятельствам.
Понятно, что если мужчины воспринимаются природой, как «расходный материал», то природа должна как-то «подстраховаться». Так и есть – мальчиков больше. Многие, наверняка знают, что на 100 девочек рождается примерно 102 мальчика. И то, что этот дисбаланс выравнивается уже к 30-40 годам вследствие большего количества смертей среди мужчин. Которые часто происходят в результате того самого «рискового» поведения…
Существует также феномен военных лет, когда во время войны мальчиков рождается еще больше и их количество может доходить даже до 109 мальчиков на 100 девочек. Но это происходит только в случае огромных потерь среди мужчин и нарушения качественного баланса.
Также есть еще один очень интересный факт – для того, чтобы соблюсти наше обычное соотношение 100 на 102, природа закладывает почти 400% (!) страховку. Т.е., из 500 оплодотворенных клеток, примерно 400 – это будущие мальчики, а 100 – девочки. Но, как мы знаем, рождается почти одинаковое количество. Т.е. самый жесткий «отбор» на пригодность и жизнестойкость происходит уже в период беременности. Большинство выкидышей, или прерванных по медицинским показаниям беременности – это мальчики…
Генетика: гаплогруппа N: От Камчатки до Европы
По исследованию в журнале The American Journal of Human Genetics, генетиков из Эстонии, России, Белоруссии, США и Украины (2016)
Гаплогруппа N по Y хромосоме – одна из самых широко распространенных в Евразии, встречается от Дальнего Востока, Северного Китая и Японии до Восточной Европы, в популяциях самых разных языков и культур. Предковая ей гаплогруппа NO обнаружена у древнего человека из Усть-Ишима (Омская область). Её возраст - 45 тысяч лет.
Итогом работы стало построение дерева:
и сложная схема распределения по регионам
Интерес к ней в том, что она представляет популяции чукчей и литовцев в одном кластере)
География и история на примере её ветви - N3 (возрастном 13 тысяч лет)
В Европе одна из ее веточек — N3a3 охватывает 1/3 современных эстонцев, литовцев и латышей, а также представлена у саамов, карелов и финнов и у славянских народов – белорусов, украинцев и русских
N3a5 представлена у монголо-говорящих бурятов и в Монголии, её имеют чукчи, коряки, эскимосы, а N3a6 встречается у нанайцев.
Экстремальное ветвление N3a3-4-5-6 произошло в среднем голоцене, около 5 тыс. лет назад. Всего 5 тысяч лет назад! И это относительно недавно, в голоцене.
Голоцен (греч. ὅλος — «целый, весь» + καινός — «новый») -текущий период.
N3 смело можно назвать гапплогруппой "северных народов".
Носители гаплогруппы с миграциями стали распространяться в обоих направлениях – на запад и на восток – и довольно быстро достигли Балтики, Фенноскандии, Бурятии, Монголии и Чукотки-Камчатки.
Но об общих тенденциях и точной привязке к культурам судить пока рано.
Сама гаплогруппа N настолько многогранна, что N1c1 (ветвь не рассматриваемая выборкой) сопоставляется с Рюриковичами. Наряду с R1a, I1 и I2 N1c1 часто встречается в русском этносе.
А вот еще "родственники":
N3c - часть японцев.
N3a'b (' - знак обозначает включение и всех промежуточных элементов, например от 1 до 10 = 1'10)
N3b - хакасы и тувинцы (помните, что это не означает, что 100% людей, называющих себя тувинцами её владельцы)
N3a1 - марийцы и удмурты
N3a4 -некоторые: вепсы и карелы, кубанские казаки и эстонцы, татары и башкиры.
В кластере N3a2 и китайцы=хань и ливанцы(!), эвенки и якуты.