В октябре 2004 года Международный консорциум по расшифровке генома человека опубликовал результаты анализа последовательности звеньев ДНК в человеческих хромосомах под номерами 5,6,7,9,10,13,14,19,20,21,22 и Y, где Y означает мужскую половую хромосому.
Не прошло и полугода, как биологам удалось сделать следующий важный шаг — в марте 2005 года в журнале «Nature» были опубликованы результаты расшифровки Х-хромосомы. Это выдающееся достижение молекулярной биологии пролило новый свет на ряд фундаментальных вопросов генетики и эволюции вообще.
Как известно, хромосомы X и Y определяют пол человека и других млекопитающих, а также насекомых и птиц. В частности, у млекопитающих мужские особи имеют пару половых хромосом X-Y, а женские — пару Х-Х. Половые хромосомы отличаются от неполовых, обычных хромосом — аутосом — рядом особенностей.
Начнем с неравного размера. X- хромосома — одна из самых больших во всем наборе 23-х хромосом человека, Y — самая маленькая. Иными словами, хотя все хромосомы человека имеют в клетке свою пару, но в 22 парах аутосом оба партнера одинаковы по размеру, а в паре половых хромосом мужской партнер в 6 раз меньше женского. Далее: во всех парах аутосом набор генов у обоих партнеров одинаков (хотя каждый ген может быть представлен у партнеров в разных вариантах — например, «отцовский» и «материнский», или нормальный и чуть измененный вследствие мутации и т.п.), а у половых хромосом лишь часть набора генов сходна, а все прочие резко различны. И наконец, такая, тоже весьма существенная особенность: во всех парах аутосом оба партнера при делении клетки переплетаются по всей длине и обмениваются кусками ДНК, а половые хромосомы способны переплетаться только самыми кончиками.
Неравенство половых хромосом определяет их особые отношения. Во всех прочих парах оба партнера «сотрудничают» друг с другом, а подовые хромосомы друг с другом воюют. Эта «война» приводит к очень серьезным генетическим и эволюционным последствиям, и потому является предметом давнего научного изучения. Вот ее простейшая иллюстрация. На Y-xpoмосоме есть участок SRY, делающий человека мужчиной, а на Х-хромосоме есть ген DAX, который у некоторых людей может оказаться и на Y- хромосоме — и тогда этот ген «побеждает» мужской участок SRY, и ребенок рождается женщиной (хотя набор хромосом у него мужской: X-Y). С этой же «войной» половых хромосом связана и другая их поразительная особенность - ревнивая борьба партнеров за восстановление «равенства». У самок есть двойной набор Х-генов, а у самцов — одинарный (остальные гены у них — Y). Это «несправедливо»: если у самок будут работать обе хромосомы X, то соответствующих белков у них будет вырабатываться вдвое больше, чем у самцов. Природа уравняла партнеров, но сделала это в разных организмах по-разному. У млекопитающих она выбрала путь инактивации одной из двух Х-хросомом самки: эта хромосома окутывается особой длинной молекулой, свертывается в комочек и перестает работать — такую неработающую хромосому можно видеть на препарате как глыбку окрашенного вещества; а у насекомых та же природа пошла по пути удвоения интенсивности работы единственной Х-хромосомы у самцов.
Поскольку человек — млекопитающее, у него выравнивание производства белков тоже достигается с помощью инактивации. Этот процесс происходит уже в эмбриональном периоде. Каждая клетка женского эмбриона «выбирает», какую Х-хромосому ей инактивировать — пришедшую от отца или пришедшую от матери. Выбор этот случаен, но необратим, так что в результате одни клетки женского эмбриона навсегда остаются с генами материнской Х-хромосомы, а другие — навсегда с генами отцовской. У кошек породы калико это приводит к яркому чередованию окраски шерсти, поскольку (грубо говоря) клетки, в которых инактивирована отцовская X- хромосома, дают один цвет волос, а клетки, в которых инактивирована материнская Х-хромосома — другой. У людей результаты этого выбора куда серьезней: тяжесть человеческих заболеваний, связанных с мутациями в X- генах, определяется процентом клеток, в которых мутантный ген работает или инактивирован.
Впервые найдена ее точная длина — она составляет 155 миллионов химических звеньев ДНК. Это примерно 5 процентов от общей длины генома (то есть от общей длины ДНК во всех хромосомах суммарно). На этой длине найдено 1098 участков, которые кодируют те или иные белки (управляют их производством). Иными словами, в Х-хромосоме оказалось 1098 белок-кодирующих генов. Это на 1020 генов больше, чем у Y-хромосомы (у таких генов всего 78). Из этих генов только 56 в той или иной мере сходны с генами Y. Такое вот колоссальное неравенство половых хромосом. Неудивительно, что, хотя Х-хромосома и называется «женской», часть генов на ней оказалась имеющей отношение к мужчинам — слишком уж мало генов на мужской хромосоме; в частности, один из этих генов кодирует белок, который участвует в реакции организма на мужской половой гормон (тестостерон). Любопытно, что почти 10 процентов всех генов Х-хромосомы относятся к загадочному семейству, которое кодирует белки, обычно производимые в мужских яичках, но также появляющиеся в раковых опухолях. Исследователи уже наметили эти гены для изучения возможного воздействия на них с помощью иммунотерапии.