最近大家可能關註到一個事，有位孕婦在做孕檢時，發現 胎兒的Y染色體多了一條，是XYY型，學名是Jacobs症候群 （超雄不是一個規範的名字）。
留不留下這個孩子應該是孕婦本人和遺傳咨詢專家之間的事情，圍觀者們可以好奇一下，減數分裂哪一個時期異常導致出現XYY型的異常受精卵？ 以及大家有沒有想過，正常女性性染色體組成是XX，同樣都有兩條，為什麽兩條Y就不對勁，兩條X染色體就是正常人呢？
今天課件有點難，可以拿給生物老師幫你理解
多一條就讓另一條閑著
在回答這個問題之前，讓我們回到1949年，那時候加拿大學者Barr在對雌貓神經元觀察時發現，這些細胞有一個染色很深的染色質小體，在雄貓中卻並沒有發現，且在人類女性的口腔上皮細胞、表皮的細胞中也找到了，在男性中卻沒有找到。由於發現其與X染色體的數目和性別有關系，就稱為性染色質小體，或巴氏小體 （Barr’s body）。
箭頭所指處就為巴氏小體
圖源：mun.ca
巴氏小體是哺乳動物劑量補償效應（dosage compensation effect）的體現之一 , 對XY性別決定的生物，劑量補償效應能保證性染色體上的基因，在兩個性別中的遺傳效應接近 ，所以雖然女性有兩條X染色體，外形上和男性差別不大。
這個效應還有一個最直觀的表現是，通常我們會發現，常染色體數目異常甚至僅僅是缺失一個小片段 ，如21三體症候群（即唐氏病，患兒有3條21號常染色體），絕大部份很可能無法活過胎兒時期 ，即使活下來也明顯感覺到和健康人不太一樣。
21三體症候群的患兒能僥幸出生的原因，也是因為21號常染色體比較小，影響相對較小。
唐氏患者舟舟，也是天才指揮家
而
性染色體數目異常
，如3X染色體症候群（即有3條X染色體，超雌的說法也不規範），盡管仍然會有智力降低、發育遲緩等問題，
通常沒有性命之憂
，仍具有完整的社會功能，有的人甚至終身都不知道自己多了一條染色體，正是因為人體能對超數的性染色體進行一定程度的補償。
一條性染色體失活會發生什麽？
可到底是怎麽補償的呢？1961年，lyon對單個X染色體的劑量補償機制提出了假設，稱為
萊昂假設
，大體內容為：有一條X染色體會在胚胎發育到一定階段（大概在十幾天）時失活，至於失活從媽還是從爹那得來的，是隨機的。
這些細胞復制出的子代細胞，也同親代一樣失活同一條X染色體。從這個角度，所有的女性都可以算作嵌合體。我們非常喜愛的三色貓 正是最萌的例子，它們控制毛色的基因位於X染色體，由於只有一條X染色體具有活性，當一群細胞活化的基因為橘色時，毛色就呈現橘紋 ，否則就為黑紋。
有沒有想起來被高中生物遺傳題支配的恐懼
圖源：bio.miami.edu
正因為這樣，
三色貓少有公貓，畢竟只有那一條X染色體。
可以影響動物毛色，自然也會影響人類膚色，例如我們之前曾有一篇文章談到皮膚鑲嵌現象
，有一部份就是與X染色體相關的遺傳疾病所表現的皮膚現象。
X染色體上的XITS基因是控制失活的關鍵 ，它並不會轉錄出能轉譯出蛋白質的RNA，而是轉錄出功能性的非編碼RNA，阻礙該條X染色體的活化。XITS基因的表達也隨著X染色體的數目而增強。
Y染色體上自然並不存在這樣的片段，且有趣的是其表達似乎也比X染色體更強烈 ，古連菲爾特（Klinefelter）症候群即基因型為XXY的患者即使有兩條X染色體，外表仍然為男性。
Klinefelter症候群，患者外觀仍然是男性，但是乳腺增大，毛發稀少
不過， 失活的X染色體並不是所有的基因都不表達了 ，例如端拿（Turner）症候群（基因型為XO），或古連菲爾特症候群的患者都會表現出發育缺陷，這些現象都表明，失活的X染色體也有一些基因悄悄地表達，即在性染色體上有的基因也會像常染色體上的那樣成對表達。
端拿症候群可能的表現——蹼狀頸（webbed neck）
盡管這是正常的生理現象，不過人有時也會被它陷害。例如杜氏肌營養不良（duchenne muscular dystrophy）是一種伴X染色體隱性遺傳病 ，是X染色體上的Dystrophin基因突變引起的。通常我們認為，由於女性有兩條X染色體，所以攜帶者（即只有一條X染色體含致病基因），個體不發病或癥狀輕微，然而有2.5%到20%的攜帶者會發病，正是因為恰巧那條攜帶正常基因的X染色體失活了 。
杜氏肌營養不良的患者，由於呼吸肌因疾病喪失功能，除了沒辦法走路，甚至需要戴上呼吸機生活。
當然，也由於這樣的機制存在，紅綠色盲（同樣為伴X染色體隱性遺傳病） 的攜帶者通常自己沒啥感覺，只有在進行更詳細更精準的色覺測試時才會表現出來色盲的癥狀，就是因為那些表型正常的細胞代替了一部份患病細胞的功能。
測試一下，圖裏是什麽數碼？
動物的性染色體更「玄學」
劑量補償效應或許和動物性染色體的演化有關，XY染色體並非動物界決定性別的唯一方式，如鳥類就是ZW染色體決定的，也並不是所有動物性染色體只有兩條 ，比如鴨嘴獸和一些種類的針鼴鼠總共有5對XY染色體。
鴨嘴獸的染色體核型，總共有5對XY染色體，而且各自有自己的功能。不過它們就是只有雌雄兩個性別的哈。
科學家們一直猜測，
性染色體是由常染色體逐漸演化來的
，這種演化伴隨著性染色體上一些「無關緊要」的基因不斷遺失
，老鼠身上的Y染色體甚至幾乎僅剩下決定性別的基因了。為了避免遺失帶來的害處，才演化出了補償機制來讓性染色體基因表現恢復到向常染色體那樣成對表達的水平。
對奄美刺鼠的一項研究讓科學家們認為，鼠或人類的y染色體是可能逐漸消失的。圖源： loststory.net
目前這種劑量補償效應僅在XY決定性別的動物中發現 ，在ZW決定性別的動物中並未發現，所以還算是個獨門絕技。不過不同的哺乳動物也有著不同的補償機制，如袋鼠等有袋類動物，總是父親給的那條X染色體失活。相較人類等胎盤類哺乳動物，這種失活會帶給母親那條X染色體相當大環境選擇的壓力，出了什麽問題那子代存活的機率都會變小，從這個角度看來，所以還是隨機失活要「先進」些。
XY決定性別的生物還有果蠅，但和人類當然不太一樣。盡管雌性果蠅的基因型也為XX，但它們兩條X染色體都有活性 ，所以基因表現為XY或XO的雄性，那條X染色體會發生超活化，即表現出來兩倍的遺傳效應。
而
秀麗隱桿線蟲則更加有趣，由於其兩條X染色體都能夠表達，但都只表達出一半
，這樣加起來相當於雄性XO個體表達了一個X染色體。
不同生物的劑量補償效應的機制，上為哺乳動物，中為果蠅，下為線蟲。秀麗隱桿線蟲有兩種性別:性染色體組成為XX的是雌雄同體,XO為雄體。圖源：參考資料[5]、agro-chemistry.com、biochemtech.eu
我們對性染色體的認知其實很有限，不過就像你要是看不懂這篇文章就發給生物好的人給你講解，要是遇到醫學上的問題就安心地咨詢並相信醫學專家遺傳專家。不妖魔化任何一種病也是對所有生物個體的尊重。
參考文獻
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[2]. Brown, C. J. et al. （1991） A gene from the region of the human X inactivation centre is expressed exclusively from the inactive X chromosome. Nature 349, 39.
[3]. Ercan S. Mechanisms of x chromosome dosage compensation. J Genomics. 2015 Jan 1;3:1-19. doi: 10.7150/jgen.10404. PMID: 25628761; PMCID: PMC4303597.
[4]. Venugopal V, Pavlakis S. Duchenne Muscular Dystrophy. [Updated 2023 Jul 10]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482346/
[5]. Paro R, Grossniklaus U, Santoro R, et al. Introduction to Epigenetics [Internet]. Cham (CH): Springer; 2021. Chapter 4, Dosage Compensation Systems. 2021 Mar 24. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK585705/ doi: 10.1007/978-3-030-68670-3_4
撰文 | 蕭旭
部份圖片 | 圖蟲創意
微信編輯 | 趙之遇
