Biologiskt kön i ett evolutionärt perspektiv

Biologiskt kön i ett evolutionärt perspektiv inte så statiskt som vi tror? Sören Nylin, Zoologi

“Are boys and girls really that different? Twenty years ago, doctors and researchers didn’t think so.” “It's hard to cling to that belief today. An avalanche of research over the past twenty years has shown that sex differences are more significant and profound than anybody guessed. Sex differences are real, biologically programmed, and important to how children are raised, disciplined, and educated.” “Psychologist and family physician Dr. Leonard Sax leads parents through the mystifying world of gender differences by explaining the biologically different ways in which children think, feel, and act.” “Despite the view of many educators and experts on child-rearing that sex differences should be ignored or overcome, parents and teachers would do better to recognize, understand, and make use of the biological differences that make a girl a girl, and a boy a boy.”

Är könen fundamentalt olika?

Könsskillnader är mycket vanligt i naturen, inte bara i morfologi Kan ytterst härledas till olika reproduktiva roller (gametstorlek?) och påföljande selektion, inklusive sexuell selektion Könsbestämningen ofta genetisk, ibland med könskromosomer

Å ena sidan – ja!

De flesta växter är samtidiga hermafroditer

Även hos många djur kan en individ ha bägge könens reproduktiva organ samtidigt

Å andra sidan – nej! Hermafroditer

Hos många andra djur kan en individ byta kön, i en given följd under livet (storlek) och/eller beroende på kontext (ofta socialt) Vanligt hos t ex fiskar och havsborstmaskar

”Sharpnose sandperch” honor blir hannar, ändrar morfologi, beteende

Könsbyten

Ibland reversibelt

Även när en individ har ett enda och ”fixt” kön behöver det inte vara genetisk bestämt Det kan vara plastiskt, miljöberoende (oftast temperatur, även diet, fotoperiod) Hos ryggradsdjur särskilt ödlor, sköldpaddor, krokodiler (alla), fiskar Ibland gen eller miljö, beroende på miljö…

Plastiskt kön

Däggdjurens X och Ykromosomer har funnits länge

Oryzias spp.

Mutation i en autosom kromosom ca 300 milj år sedan blev könsbestämmande gen SRY Senare stopp för rekombination och Ykromosomen har därefter degenererat

• Systerarter kan skilja sig i XY vs ZW • Systerarter kan bägge ha XY, men med unika könsbestämmande loci

Men t ex fiskar har snabb evolution av könskromosomer

Könskromosomer kan evolvera snabbt

”Könsroller” är inte fixa och är även dåligt definierade Acraea: infektion med Wolbachia Æ ”lek” Kantnålar och sjöhästar Strutsfåglar Vadarfåglar Vad är egentligen en honlig respektive hanlig reproduktiv roll?

Könsroller och ”ombytta” könsroller

Fundamental förklaring: Könet kan bäst betraktas som en ”inre miljö” som leder genuttryck och ontogeni mot en viss fenotyp Jfr olika celler och organ i kroppen – samma DNA ”developmental plasticity”

Hur? Nästan alla gener delas av könen

Fenotypisk variation i en population kan bero på genetiska skillnader genetisk polymorfism eller på miljöskillnader fenotypisk plasticitet – polyfenism Arv eller miljö?

Ett steg tillbaka: vad är plasticitet?

Två egenskaper är genetiskt korrelerade om individer i en population tenderar att likna varandra i bägge egenskaperna, av genetiska skäl (selektion på ena förändrar även den andra) Russel Lande Har modellerat både fenotypisk plasticitet och könsdimorfism som försvagade genetiska korrelationer när ”miljön” är olika

Plasticitet och könsdimorfism som försvagade genetiska korrelationer

Polyfenism och polymorfism • Polyfenism vanligt i naturen • Distinktion från polymorfism inte självklart fundamental • Plastiska egenskaper formas också av gener

Locusta migratoria (Gabriel Miller)

• Ofta genetisk variation i plastiska egenskaper • ”Signalen” som leder till en viss fenotyp kan vara extern (miljö), intern Camponotus discolor (Alex Wild) (genetik) eller en kombination

Reaktionsnormer • 1 genotyp: bara plasticitet • 1 miljö: bara genetik • Mekanismerna identiska

Acronycta rumicis (Noctuidae) larvdiapaus hos populationer från olika latituder (Danilevskii 1965)

Arvet beror på miljön!

Olika möjliga utvecklingsvägar som ”väljs” beroende på signaler från gener, eventuellt via hormoner eller andra inre signaler eller signaler från den yttre miljön eller vilken kombination som helst

En idéutveckling inom evolutionsbiologi

Det är alltså inte konstigt att könsbestämning kan vara plastisk Eller genetisk eller plastisk, beroende på spannet av externa miljöer

Temperatur

Plastisk könsbestämning inget mysterium

Även helt ”genetisk” könsbestämning är på sätt och vis plastisk Konstruktionen av fenotypen beror inte direkt på den könsbestämmande genen, utan den sätter igång en kaskad av händelser i den ”inre miljön” Påverkar hormoner och många gener som delas av könen, förutom de få helt könsspecifika

”Genetisk” könsbestämning (?)

Det biologiska könet definieras av gametstorleken Primära könskaraktärer är direkt kopplade till reproduktionen: testiklar, äggstockar Könsorgan brukar också räknas hit, men är exempel på utvecklingsvägar under hormonpåverkan Andra könsskillnader ännu mer sekundära

Primära könskaraktärer?

Kimchi et al (Nature 2007): Kirurgisk eller genetisk manipulering av feromonperception hos möss ger snabb och total ändring av parningsbeteendet Föreslagen förklaring: nervsystemet ”innehåller” båda könens typiska beteende, ”rätt” beteende aktiveras av könsspecifik perception av feromon

Primära könskaraktärer?

Sekundära könsskillnader är vanliga, intressanta och viktiga att studera! Några allmänna mönster förstås nog bäst genom teorier om sexuell selektion: vapen hos hannar större hannar i vissa grupper (större honor annars regel) ornament hos hannar

Könsskillnader är intressanta!

Teorierna om sexuell selektion är utformade utifrån ”flaggskeppsarter” med uppseendeväckande dimorfa karaktärer Inte ens deras närmaste släktingar behöver uppvisa samma tydliga könsdimorfism Var försiktig med generalisering till andra arter och andra djurgrupper…

Generalisering mellan arter?

För karaktärer som inte är uppenbart sexuellt selekterade måste nollmodellen alltid vara att det inte är någon skillnad mellan könen Motsatsen måste bevisas, eftersom de allra flesta generna delas Var försiktig med att generalisera till andra karaktärer…

Könsskillnader i andra karaktärer?

Näthinnans tjocklek

Även när det finns en statistiskt signifikant skillnad mellan medelvärdena för könen kan det finnas ett stort överlapp Var försiktig med att tilldela en viss individ en egenskap som ”ges” av könet… Särskilt människor, konsekvenserna kan bli stora

Diskreta könskillnader eller överlapp?

Och:

Fysisk styrka (lyfta, kasta)

Plasticitet, man kan träna sig till styrka, med eller utan hormondopning

En hona med en egenskap som är statistiskt mer sannolik att finna hos en hane är fortfarande (biologiskt) en hona…

Hos människor överlapp även i hos primater typiskt könsskiljande karaktärer som storlek och styrka Monogami vanligt Talar för att den sexuella selektionen hos människor har varit och är relativt svag Stort överlapp därmed mycket troligt även i andra egenskaper

Hur könsdimorfa är människor?