人类有23对染色体，其中包括一对性染色体（女性通常是XX，男性通常是XY）。染色体包含数百到数千个基因，这些基因是位于染色体特定位置的DNA片段。Y染色体是一个例外，只包含几十个基因。DNA是携带个体发育和功能所有信息的材料——制造蛋白质的蓝图。图片来源：Jeremie Subrini
弗朗西斯·克里克研究所（The Francis Crick Institute）的研究人员揭示了Y染色体上的哪些基因调控精子发育并影响雄性小鼠的生育能力。这项研究有助于解释为什么有些男性无法产生足够的精子而出现不育。
男性通常有一条Y染色体和一条X染色体，而女性通常有两条X染色体。科学家们知道Y染色体对男性的生育能力至关重要，但哪些基因最重要以及它们如何发挥作用尚不清楚。
在发表于《科学》杂志的研究中，克里克研究所的一个研究团队通过生成13种不同的小鼠模型，每种模型缺少不同的Y染色体基因，来解决这个问题，并研究了这些小鼠的生育能力。
研究人员研究了这些成年小鼠的繁殖能力，包括后代数量、产生的精子数量以及精子的形态和运动能力。
他们发现，几个Y染色体基因对繁殖至关重要。如果这些基因被移除，小鼠无法繁殖，因为精子缺失或数量减少、无法产生精子干细胞库或精子形态或运动异常。
有趣的是，某些基因单独移除时没有影响，但一起移除时会导致异常精子的产生。这种情况发生在一组三个基因上，这些基因模拟了人类染色体上的AZFa区域。AZFa缺失是严重男性不育的常见原因，但很难确定该区域中哪些基因负责。
结果表明，许多Y染色体基因在生育中起作用，并且可以在一个基因丢失时互相补偿。这也意味着一些不育病例可能是由于多个基因同时丢失引起的。
除了调控精子生成外，一些Y染色体基因也在其他器官（如心脏和大脑）中活跃，可能非常重要。随着年龄的增长，一些男性会在血液中因细胞分裂错误而失去Y染色体。
这种损失与阿尔茨海默病或癌症等疾病有关，因此实验室现在旨在了解Y基因缺失的小鼠在其他器官中会发生什么变化。
弗朗西斯·克里克研究所性别染色体生物学实验室的博士后研究员Jeremie Subrini表示：“我们的研究表明，比最初认为的更多Y基因对小鼠的生育能力至关重要。我们看到一些基因是必不可少的，而其他基因则具有累积效应。历史上，Y染色体一直被误解。很长一段时间以来，人们认为它在成年人中并不重要，甚至有人假设它会完全消失。我们现在知道这显然不是事实。”
弗朗西斯·克里克研究所性别染色体生物学实验室的主要组长James Turner表示：“不育是一个大问题，大约六分之一的夫妇难以怀孕。在相当一部分病例中，遗传因素，尤其是涉及Y染色体的因素，是主要原因。然而，细节一直难以明确，部分原因是测序和研究Y染色体的技术挑战较大。现在我们已经阐明了Y基因的功能，开始对更多个体进行Y染色体测序非常重要，以潜在揭示男性不育的未知原因。通过进一步研究，我们有一天可能会通过IVF帮助那些精子生成细胞中基因缺失的夫妇拥有孩子。”
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