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男生的Y染色體從何而來,有一天會消失嗎?

寒波_96
・2016/05/12 ・3033字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 540 ・八年級

人類有 23 對、共 46 條染色體,當中 22 對是體染色體,男女沒有差別;剩下一對是性染色體,女生配備兩條一樣的 X 染色體,男生則是 X 及 Y 染色體各一條。XX 或 XY,造就兩性的差異。

圖靈
圖/取自dreamstime.com

女生與男生,最早的 X 與 Y

主宰人類性別的「性別決定基因」位於 Y 染色體,然而 Y 染色體充斥著重複序列,很難辨識出某個特定基因。科學家經歷漫長搜索後,終於在 1990 年找到目標「SRY」,隨後研究發現 SRY 的蛋白質產物,會藉由影響另一基因「SOX9」調控一系列下游基因表現,進而影響個體發育成男生[1]。

XY 性染色體是怎麼誕生的?介於 1 億 6600 萬到 1 億 9000 萬年前,本來在中樞神經系統與精子前驅細胞作用,一個叫作「SOX3」的基因,也開始會在生殖腺表現,這種新版SOX3 因此介入性別分化的調控,隨後成為我們認識的 SRY。兩條帶有 SOX3 的染色體,本來是一對彼此沒有差別的體染色體,一旦上頭配備性別決定基因,這對染色體就成了掌控性別,彼此有別的性染色體。

圖一
XY 染色體的起源。圖/取自ref 1

這時上頭擁有本來 SOX3 的那條染色體,現在成了 X 染色體,XX 會發育成女生;帶有SRY 的如今則是 Y 染色體,獲得 SRY 的 XY 個體將發育成男生。Y 染色體誕生後再也無法與 X 染色體繼續重組互換,有了缺損也無從補充,這導致 Y 染色體自誕生以來持續退化,長度愈來愈短,基因也屢屢丟失。或許有天 Y 染色體終將消失,這在兩種嚙齒目動物已經見到。

若是真有這一天,人類演化勢必也將邁向另一個階段,但 Y 染色體的末日不直接等於男性的末日,或是性別差異的結束。不管性別決定基因是 SRY 或是其他基因,只要新的性別決定基因轉移到另一條體染色體,那對體染色體就會成為新的性染色體,繼續控制個體發育為先天有別的兩性。

 

尼安德塔人,失傳的 Y

人的 Y 染色體也許未來會消失,也許不會,不過史上跟人類親戚關係最接近的尼安德塔人,等不到那麼久,早就先滅亡好幾萬年了。

尼安德塔人的基因組在幾年前成功定序後,發現在 DNA 層次上,他們與人類差別微乎其微,不過之前用的樣本都是女生,而尼安德塔 Y 染色體要等到最近才被定序出來。用序列差異估計,兩者Y染色體共同祖先大概介於 59 萬年前,年代跟用其餘染色體估計的 55 到 76.5 萬年間類似[2]。

圖二
尼安德塔人的 Y 染色體,與智人約在 59 萬年前分家。圖/取自ref 2

目前非洲以外的遺傳族群,基因組中都有少少源自尼安德塔人的 DNA,可見雙方當年曾經混血過,不過這次卻發現尼安德塔人的 Y 染色體,一個都沒流傳下來。從 DNA 看來,尼安德塔人有 3 個基因產生影響蛋白質表現的突變,疑似受到影響的功能有腦部發育、精子製造等等,智人則有一個與免疫反應有關。這個研究推論,這些遺傳差異可能對混血寶寶的健康不利。

尼安德塔 Y 染色體消失,是因為配備尼安德塔 Y 染色體的男寶寶健康容易出問題,然後他就死掉了,無法把 Y 染色體傳承下去嗎?這當然有可能。然而兩個物種或族群,由於長期缺乏遺傳交流,各自累積差異,導致再度混血時的後代不孕或是不活,也就是混血不相容(hybrid incompatibility)的狀況複雜無比,不是看看 DNA 序列就能掌握。

目前資訊只能知道雙方的 Y 染色體的確有些差異,但是否會造成ㄈㄈ尺時的負面影響,定論為時尚早,何況消失也可能單純是隨機因素造成。父系遺傳的 Y 染色體只由父親傳子不傳女,若沒有生兒子,源自尼安德塔的 Y 就無法傳承,這種失傳是不可逆的愈來愈少。假如當初因混血進入智人基因庫的尼安德塔 Y 染色體,本來佔族群中的比例就不高,時間久了以後頻率愈來愈低,最終歸零,應該不是太奇怪的事。

大家都是某位超人”幹”……出來的?

一項最近的研究,採用世界各地 26 個族群,1244 位男生的 Y 染色體,研究人類 Y 的歷史。分析發現,所有智人 Y 染色體的共同祖先大約位於 19 萬年前,用比較花俏的說法,這位就是傳說中的「Y 染色體亞當」,當今世上所有男生的父系共祖[3]。

圖三
成吉思汗與他的三位兒子。圖/取自wiki

這裡有個弔詭之處,很容易誤會,特別解釋一下。這些共同祖先距今的年代,都是用 DNA 差異估計而得,「19 萬年前」是大略的估計值。儘管從遺傳機制上看,一定真的有產生突變,流傳到後世的「第一個人」,但實務上,不可能具體得知此人究竟是誰。

有些聳動的說法會告訴你,根據 Y 染色體,如今世上有非常多人是成吉思汗的後裔。但沒人知道成吉思汗本人的 Y 染色體為何,更無從證明某些特定突變,是從成吉思汗才第一個出現,那更可能是當時蒙古族群的共通遺傳特徵(更何況這類推論常常有解讀偏差的問題)。總之,一定有共祖存在,但不可能確定是哪位。

Y 染色體演化樹的價值在於,它會反映族群的歷史與交配形態。智人有 Y 染色體亞當,其他靈長類當然也有各自的亞當。「大猩猩亞當」距今約 10 萬年,表示只有少數男生能夠留下後代,偏向一夫多妻的社會結構;「黑猩猩亞當」超過 100 萬年,反映牠們比較隨性的交配模式;人類亞當距今約 20 萬年,這年代暗示人類過去較為類似大猩猩的一夫多妻(polygyny),而不是黑猩猩的自由配對模式[4]。

從 Y 染色體亞當,到 36 億男性、36 億 Y

人類的 Y 染色體大約在 5 到 5.5 萬年前,突然冒出許多新的支系,符合人類離開非洲後四散各地,導致族群分化的模式。隨後各地族群的男生數目,都經歷過短期內的暴增,美洲在 15000 年前,薩哈拉以南的非洲、歐洲、南亞的族群,在 4000 到 8000 年前各自皆有過明顯的人口成長,東亞也有,但相比下沒那麼明顯。

圖四
人類 Y 染色體單倍群在各地族群的分佈,以及各支系間的親緣關係。圖/取自 ref 3

為什麼男生人口在這些時候大幅成長?人口成長也許跟技術突破有關,例如歐洲族群的膨脹,可能就與青銅時代早期,掌握車輪、馬與金的 Yamnaya 文化擴張有關,然而這類推論證據不足,關聯性仍顯薄弱。另外年代估計受到 DNA 突變率影響,計算時的假設突變率只要差一點點,就是一、兩千年的誤差,擺在考古脈絡中搞不好就是龍山文化跟殷商之別。根據目前有限的資訊,遽下定論非常危險。

不論幾千幾萬年前何時人口大增,我們現在非常確定,近一百年來人口飛躍式的增加,使人類總數達到前所未有的高峰,當今世上約有 36 億男生,也就是有 36 億個 Y 染色體存在。這麼多 Y 染色體,未來有一天可能消失嗎?

Y 染色體的消失有兩種方式,一種是那兩種嚙齒目動物的消失法,牠們邁向了演化的下一階段;另一種是尼安德塔式的消失,他們不只 Y 染色體,連整個族群都滅絕了。比起遙不可及的前者,人類目前比較需要的,似乎是先避免步上尼安德塔人的後塵。

參考文獻:

  1. In retrospect: Twenty-five years of thesex-determining gene
  2. Mendez, F. L., Poznik, G. D., Castellano, S., & Bustamante, C. D. (2016). The Divergence of Neandertal and Modern Human Y Chromosomes. The American Journal of Human Genetics, 98(4), 728-734.
  3. Poznik, G. D., Xue, Y., Mendez, F. L., Willems, T. F., Massaia, A., Sayres, M. A. W., … & Chen, Y. (2016). Punctuated bursts in human male demography inferred from 1,244 worldwide Y-chromosome sequences. Nature Genetics.
  4. Hallast, P., Delser, P. M., Batini, C., Zadik, D., Rocchi, M., Schempp, W., … & Jobling, M. A. (2016). Great ape Y Chromosome and mitochondrial DNA phylogenies reflect subspecies structure and patterns of mating and dispersal. Genome research, 26(4), 427-439.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁


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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。


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疫情再起,視訊會議減少接觸風險,卻會讓你更累、更沒創意?

Te-Yi Hsieh_96
・2022/05/13 ・3564字 ・閱讀時間約 7 分鐘

台灣的 COVID-19 疫情,在今(2022)年四月急遽升溫,許多公司行號也再度實行遠端上班、分流上班,減少接觸以及染疫風險,許多染疫者、接觸者也必須居家隔離。任何需要跟人接觸的活動,都改以線上的方式進行。因此,視訊會議就成為了一個相對安全、又便利的新選擇。多虧了現代電腦、網路,和通訊軟體的發達,我們不必非得要面對面才能「見面」。

疫情下,許多會議都改以視訊方式進行,但這對我們大腦來說究竟是好事還是壞事?圖/Giphy

這樣遠端工作、開不完的視訊會議所帶來的結果是,我們必須整天盯著螢幕看,造成眼睛、精神上的疲勞。國外有人甚至發明了「視訊會議疲勞」(Zoom fatigue,或作 videoconference fatigue)一詞[註一]來形容這種過多視訊開會造成身心疲乏的現象。而且,這種現象,不但在職場中出現[註二],就連線上課程也都讓學生覺得更疲累、難以專注、學習困難、焦慮感提升[註三]

為何會產生「視訊會議疲勞」?

為什麼「視訊會議疲勞」那麼普遍呢?Bailenson(2021)解釋,我們之所以會在視訊會議中更容易感到疲倦,主要是以下四個原因:[註四]

  1. 過多的眼神交流:在一般的面對面互動中,我們很少會靠一個人的臉那麼近來跟他說話,視線也不需要持續聚焦在一個人的臉上。尤其對於會議主講人來說,一次有那麼多雙眼睛直勾勾地盯著你看,大腦很容易進入一種過度激發(hyper-aroused)的狀態。
  2. 看到自己在說話的畫面,讓你時時刻刻都在審視、評價自己:同樣地,在一般的面對面互動中,幾乎沒有人會一邊拿鏡子照自己,一邊跟別人說話,但這種不自然的狀況卻會在視訊會議中出現。一旦我們看得到自己的影像,難免會注意自己在鏡頭前好不好看,臉上有沒有沾到東西,表情和談吐是不是夠優雅、自信。一邊說話,還要一邊持續自我審查的過程,對大腦來說非常耗能。
  3. 視訊會議限制了我們身體的活動空間:視訊會議進行期間,尤其是自己的鏡頭必須開啟時,我們基本上只能端坐在電腦前,眼睛直視螢幕,免得被誤認為是在分心、做別的事。身體要僵直地維持在這種狀態一到兩小時,屁股坐麻、手腳痠痛不說,大腦要控制身體維持姿勢也會變得疲乏。
  4. 透過視訊來進行社交互動更為困難、費力:面對面互動的時候,任何語言的、非語言的社交訊息(例如眨眼和微笑)都可以即時被互動者接收,但在視訊會議時,難免會遇到畫面卡卡的、網路不順的狀況,這都使得訊息傳達更為費力、耗時。
「視訊會議疲勞」讓疫情中的工作者更容易過勞!圖/Giphy

當然,這些容易讓我們疲勞的因素,並不是無法可解。Bailenson 也提到一些簡單的方法,像是把視窗從全螢幕調整成讓你沒有壓迫感的大小、關掉自己的個人畫面、在會議與會議之間安排休息等,都能有效降低疲勞。

疲勞的問題或許是解決了,但另一個可以探討的問題是,視訊會議的成效和面對面開會一樣嗎?尤其針對需要創意發想的行業,哪種討論方式更有助於人們想出新穎的好點子?

發想創意提案,到底是面對面還是視訊比較好?

為了探討這個問題,一篇 2022 年刊登於《自然》(Nature)的研究[註五]邀請了 300 名受試者,隨機分成兩兩一對,進行腦力激盪的作業。內容是花 5 分鐘跟夥伴討論「飛盤」有哪些非典型的用法或功能,再花 1 分鐘選出最有創意的答案。

想想看,「飛盤」除了跟狗狗玩丟接遊戲之外,還可以有哪些創意用法?圖/Giphy

在這些兩兩一組的受試者中,一半的受試者(75 對)被分配到「面對面互動組」,而另外 75 對則被分到「視訊互動組」。研究人員想知道,哪種形式的討論方式可以產出更多有創意的點子,還有,每個小組花一分鐘討論出來的最終方案,是不是最有創意的點子(用以判斷小組的決策準確度)。

研究人員除了記錄每個小組所產出的創意總數(想出幾種飛盤的新用法)之外,還邀請了兩位事先不知道研究假設的「裁判」,依據創意性和實用性評分受試者的點子。研究團隊將「有創意的點子」定義為「創意分數高於整體平均創意分數的點子。」

為了減少實驗題目造成的偏誤,並增加受試者總數,團隊接著找了另外 302 位受試者參與類似的實驗流程,但是腦力激盪的題目改成:討論「泡泡紙」有哪些非典型的用法或功能。

根據這 602 位受試者的結果顯示,「面對面互動組」想出的平均點子總數是 16.77 個,不但在統計上顯著多於「視訊互動組」的 14.74 個,「面對面互動組」也產出更多被評定為有創意的點子,平均有 7.92 個創意點子,相較於「視訊互動組」平均只有 6.73 個創意點子。

在小組的決策準確度方面,研究人員發現,「視訊互動組」選出的最有創意點子,似乎比較符合裁判對其的創意性評分;也就是說,「視訊互動組」的決策準確度較「面對面互動組」高。可是,這樣的差距,在控制了每組所想出的點子數量後,就消失了。

以「實地實驗」驗證研究結果

上述的研究發現都是在實驗室情境下的結果,真實世界的互動也會有這樣的差異嗎?

為了驗證這一點,研究團隊在芬蘭、匈牙利、以色列、葡萄牙、印度等五個國家,都進行了實地實驗(field experiments)[註六]。實驗最終邀請到 1490 位工程師,隨機分派成為兩兩一組,以 45 到 60 分鐘的時間討論出可以向公司提案的新點子,並在所有想到的點子中,選出一個他們自認最有創意的想法。

這些實地實驗的結果都驗證了一開始在實驗室的發現。在五個國家的研究數據均顯示面對面互動比視訊討論更有助於發想更多有創意的點子;而視訊討論則能提高決策準確度

實驗結果顯示面對面開會比較有助於創意發想。圖/Giphy

為什麼在面對面討論時,人們較能想到更多有創意的點子?

研究也針對這些現象的原因作出探討。首先,在實驗室進行實驗的過程中,「面對面互動組」和「視訊互動組」的受試者在腦力激盪時,手邊都有筆電或平板,提供他們紀錄或視訊。研究人員事先安裝了 OpenFace 眼動追蹤軟體在這些 3C 產品上,透過電腦或平板的前鏡頭,測量受試者的視線動態,目的是為了得知受試者在跟夥伴討論時,視線多常放在實驗夥伴、手邊作業和實驗室環境。

眼動追蹤的結果發現,「視訊互動組」的受試者在過程中,花更多時間注視螢幕上的實驗伙伴,而且比較不常環顧實驗室四周。至於視線關注手邊作業的時間,兩個組別間並沒有差異。事後的分析更發現,花越長時間環顧環境周遭的人,他們想到的點子越多!

另一方面,為了再次確認受試者到底放多少注意力在四周環境上,研究人員在做實驗室佈置時,也特地放置了五個常見於心理學實驗室的物品(抽屜櫃、文件夾、紙箱、音響喇叭、鉛筆盒)和五個不常見於實驗室的物品(人體骨架海報、巨大盆栽、一籃檸檬、藍色的碗、瑜珈球的盒子),目的是,受試者做完腦力激盪之後,要他們畫出實驗室的擺設。結果顯示,能夠記得越多「不常見物品」的受試者,想到的創意點子就越多!

所以,我們該怎麼用注視時間和對環境的記憶,去解釋「面對面討論的人有更多創意想法」這件事?研究團隊認為,在視訊面談的情境中,我們的注意力會聚焦在螢幕上,同時也限縮了我們認知處理的廣度,阻礙「創意發想」這種需要發散性思考的活動。

視訊時,我們眼中、腦中幾乎就只有螢幕裡的東西,這對需要天馬行空的「創意發想」其實很不利。圖/Giphy

當然,疫情中,以視訊會議取代面對面接觸,主要是防疫考量。我們不得不以遠端的方式互動、開會。但如果未來疫情趨緩,我們有得選擇工作模式的時候,不妨優先把面對面開會的機會留給需要發揮創意的事情,或時不時提醒自己從電腦桌前站起來動動筋骨,幫大腦伸個懶腰!

註解與參考資料

  • 註一:雖然叫 Zoom fatigue,但不限於使用 Zoom 平台進行的視訊會議。
  • 註二:Riedl, R. (2021). On the stress potential of videoconferencing: definition and root causes of Zoom fatigue. Electronic Markets, 1-25.
  • 註三:Peper, E., Wilson, V., Martin, M., Rosegard, E., & Harvey, R. (2021). Avoid Zoom fatigue, be present and learn. NeuroRegulation, 8(1), 47-47.
  • 註四:Bailenson, J. N. (2021). Nonverbal Overload: A Theoretical Argument for the Causes of Zoom Fatigue. Technology, Mind, and Behavior, 2(1).
  • 註五:Brucks, M. S., & Levav, J. (2022). Virtual communication curbs creative idea generation. Nature, 1-5.
  • 註六:實地實驗(field experiments)是指在真實生活環境中,實驗者操控獨立變項,以測量其對依變項的因果關係。實地實驗雖然不能像實驗室實驗一樣嚴謹控制環境,但其研究發現的可類推性(generalizability)較高,也就是可以應用在現實生活的程度可能會較高。

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Te-Yi Hsieh_96
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博後冬眠期,目前專職文字工作。寫心理、寫機器人,寫趣的、新奇的、跟人相關的 。 學術、科普發表詳見 👉 https://hsadeline.wixsite.com/teyihsieh (Twitter: @TeYiHsieh)