科学家们对男性生殖健康的长期未来表示担忧。Y染色体在男性发育中起着关键作用,但它正在失去遗传物质,并可能在大约1100万年后消失。另外,2017年的一项重要研究显示,过去四十年间,工业化国家男性的精子数量急剧下降。
Y染色体随时间丢失基因
区分生物性别为男性的Y染色体正在缩小。与携带约900个参与多种身体功能基因的X染色体不同,Y染色体仅保留了约55个基因。科学家发现,自人类从鸭嘴兽等单孔目动物分化出来的大约1.66亿年前以来,Y染色体已经失去了大约每百万年5个基因。
按照这个速度,预测表明它可能在大约1100万年后完全消失。尽管这一理论曾被忽视,但在研究人员发现日本刺鼠和某些鼹形田鼠在没有Y染色体的情况下繁殖后,该理论获得了更多支持。
啮齿类动物提供了进化线索
2022年,研究人员在日本刺鼠中发现了一个靠近SOX9基因的DNA片段重复。通常情况下,当Y染色体上的一个基因(SRY)激活SOX9时,雄性特征才会发展。但在这种物种中,新的DNA片段可以自行触发SOX9,即使在拥有两条X染色体的动物中也是如此。
当这个片段被插入小鼠体内时,这些动物仍然会发育出睾丸。这表明进化可以找到替代途径。如果人类最终失去Y染色体,自然选择可能会促进新的雄性发育途径。随着时间的推移,这可能导致不同的人群向不同的方向进化。
Y染色体丢失已经影响男性健康
在任何进化转变发生之前,科学家们表示,许多男性随着年龄增长已经在一些细胞中失去了Y染色体。大约从50岁开始,骨髓干细胞可能会异常分裂,导致不再携带Y染色体的白细胞——这种情况被称为“镶嵌性Y染色体丢失”。
到80岁时,超过40%的男性在大量血液细胞中显示出这种丢失。在对1,153名老年瑞典男性的研究中,那些有这种丢失的人寿命较短,患心脏病和癌症的风险更高,并且患阿尔茨海默病的可能性是其他人的七倍。
弗吉尼亚大学的肯尼斯·沃尔什培育了缺乏Y染色体的血干细胞的小鼠。这些小鼠后来发展成心力衰竭并早逝,表明染色体丢失在其中起直接作用。
对免疫系统和癌症的影响
Y染色体上的一种名为UTY的基因影响免疫反应。没有它,一些免疫细胞变得不那么有效,而其他免疫细胞则产生更多的疤痕组织。在缺乏Y染色体的情况下,小鼠体内的肿瘤生长速度是原来的两倍。
在人类病例中,没有Y染色体的膀胱癌更为侵袭性,但对某些治疗如检查点抑制剂的反应也更好。这突显了Y染色体在免疫功能和癌症生物学中的复杂作用。
2017年研究:精子数量急剧下降
2017年,由耶路撒冷希伯来大学的哈盖·莱文博士领导的国际研究团队分析了185项涉及42,000多名男性的数据。分析显示,从1973年到2011年,北美、欧洲、澳大利亚和新西兰的男性精子浓度下降了52%,总精子数量下降了59%。
“下降的程度令人痛心,”莱文说。“对我来说,这难以置信。”
研究人员观察到,许多男性的精子数量低于每毫升4000万个——这是一个与受孕机会减少相关的水平。相比之下,南美洲、亚洲或非洲的男性没有显著下降。
睾酮水平也显示长期下降
除了精子数量下降外,研究还显示,过去几十年里,男性的平均睾酮水平一直在稳步下降。马萨诸塞州发表在《临床内分泌学与代谢杂志》上的一项著名研究发现,从1987年到2004年,即使调整了年龄和其他健康因素,男性的睾酮水平每年下降约1%。这意味着2004年的65岁男性比1987年的65岁男性具有显著更低的睾酮水平。研究人员认为,这种下降可能与肥胖率上升、缺乏运动、接触内分泌干扰化学物质以及整体生活方式变化有关。
化学暴露、温度、肥胖可能是原因
尽管这项研究没有调查原因,但研究人员指出了各种环境和生活方式因素。过去的研究将产前接触激素干扰化学物质与精子质量差联系起来。杀虫剂、铅和阻燃剂等物质可以干扰激素的产生。
其他专家建议全球变暖可能起了一定作用。威尔康奈尔医学院的哈里·菲什博士指出,精子数量因季节和气候而异。“我认为全球变暖,而不是邻苯二甲酸盐,是罪魁祸首,”菲什说。
辛辛那提大学的迈克尔·杜尔森虽然支持该研究的结论,但质疑其更广泛的健康影响,指出许多相同地区的预期寿命仍在继续上升。
避免进一步下降
研究人员一致认为,个人可以采取措施限制进一步的精子和Y染色体丢失。避免吸烟、减少接触工业化学品和保持健康的生活方式被认为是有效的措施。良好的睡眠、均衡饮食和锻炼可能有助于减缓损失。
医生现在正在测试抗纤维化药物以治疗与Y染色体丢失相关的心脏损伤。在癌症护理中,Y染色体状态已经被用于指导某些治疗。未来的健康检查可能包括Y丢失评分,类似于胆固醇水平。
日本刺鼠的例子:缩小的Y染色体
日本刺鼠展示了哺乳动物可以在没有Y染色体的情况下生存,引起了进化科学家的兴趣。虽然生物学可能在数百万年内适应,但今天的中年男性已经面临由于失去染色体带来的健康风险。
这种情况在物种层面的进化和个人层面的医疗问题之间形成了对比。研究人员表示,这两个领域将塑造未来关于男性健康和进化的讨论。
“现代环境对人群和个人健康的影响显然是巨大的,但仍然很大程度上未知,”莱文博士说。“精子数量以前被认为与环境和生活方式因素有关,包括产前化学暴露、成人农药暴露、吸烟、压力和肥胖。每个男人都可以通过减少化学暴露、避免吸烟、保持均衡饮食和体重以及减轻压力来降低风险。”
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