How big is Y 染色體?
1.5 micrómetros!
Y染色體是人類兩種性染色體之一。男性的每個細胞裡通常有一條X染色體和一條Y染色體，女性則有兩條X染色體。當細胞分裂、Y染色體被壓縮到最緊密的狀態時，估計長度大約是2微米。一微米是一公尺的百萬分之一。
大小
測量染色體大小的其中一種方法，是看它含有多少DNA，以鹼基對（也就是DNA雙股螺旋梯子上的橫檔）來計算。2023年發表的第一份完整人類Y染色體定序結果，發現其中有62460029個鹼基對，幾乎占人類完整基因組的2%。
和其他染色體一樣，Y染色體是一條纏繞在蛋白質上的長DNA分子。相鄰兩個鹼基對之間的距離是0.34奈米，一奈米是一公尺的十億分之一。因此，如果把整條Y染色體的DNA拉直，長度大約會有2.1公分。
細胞準備分裂時，染色體會濃縮，變成原本長度的大約一萬分之一。這樣估算，緊密捲縮的Y染色體長度大約是2微米。此時，每條染色體都已經複製完成，兩個相同的複本連接在一起，整組的寬度大約1微米，大到用光學顯微鏡就能看見。
大小比較
- 緊密捲縮的Y染色體長度大約2微米，和大腸桿菌差不多長。
- X染色體含有大約1.55億個鹼基對，DNA含量大約是Y染色體的2.5倍。
- 把大約40到50條緊密捲縮的Y染色體首尾相接排列，長度就相當於一根人類頭髮的寬度，頭髮寬度大約是80到100微米。
- 如果把一條緊密捲縮的Y染色體放大到身高1.7公尺的人那麼高，以同樣的比例放大，它的DNA拉直後大約會有17公里長。
Y染色體的功能
Y染色體可能帶有70到200個負責製造蛋白質的基因。這個估計數字會因研究人員採用的計算方法不同而有落差。其中許多基因與男性發育有關。Y染色體上的SRY基因，會讓發育中的胎兒長成男性，其他一些基因則是讓男性能夠生育後代所必需的。
Y染色體並非全部都是獨有的序列。其中有些區域稱為擬體染色體區，帶有的基因在X染色體上也有。因此，不論男性或女性，體內都各有兩份能正常運作的這些基因。
最後被完整定序的染色體
Y染色體是人類染色體中，最後一個被從頭到尾完整定序的。它有很大一部分是由又長又重複、還帶有鏡像結構的DNA序列組成，很難排出正確順序。在科學家先前使用的標準參考序列中，Y染色體有一半以上的部分是缺失的。
2023年，一個名為「端粒到端粒聯盟」的科學家團隊，發表了一名男性Y染色體的完整序列。這項成果為參考序列新增了超過3000萬個鹼基對，其中包括長臂上的重複區域。
不同男性的Y染色體大小並不相同。2023年一項針對43名男性Y染色體的研究發現，其大小介於4520萬到8490萬個鹼基對之間。變化最大的部分，是長臂上的重複區域，在能夠完整定序的情況下，含有1760萬到3720萬個鹼基對。按照同樣的萬分之一估算，這些男性的Y染色體在緊密捲縮時，長度大約會是1.5到3微米。
參考資料
- Y chromosome. MedlinePlus Genetics, National Library of Medicine.
- X chromosome. MedlinePlus Genetics, National Library of Medicine.
- The complete sequence of a human Y chromosome. Rhie et al., Nature, 2023.
- Assembly of 43 human Y chromosomes reveals extensive complexity and variation. Hallast et al., Nature, 2023.
- Cell Division. In Biology 2e. OpenStax, 2018.
- DNA Structure and Sequencing. In Biology 2e. OpenStax, 2018.
- Decrease in overall length generated by chromosome condensation during mitosis in animal cells (BNID 105211). BioNumbers, Harvard Medical School, citing D. O. Morgan, The Cell Cycle, 2007.
- How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
- SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures (BIPM).