Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.
To Bursaria truncatella-celler under sex. Dette er en av få arter flimmerdyr som er observert å ha sex.(Foto: Charles Krebs / Dunthorn (2017) / CC BY-NC 4.0 DEED)
Antatte aseksuelle arter har hatt sex i all hemmelighet
Sex ble funnet opp for om lag to milliarder år siden. Det var et så stort evolusjonært gjennombrudd at de fleste flercellede organismer praktiserer dette med jevne mellomrom.
Likevel er det noen arter som tilsynelatende klarer seg helt fint uten. Det har forundret forskerne. En av dem som har forsøkt å forstå dette, er professor Micah Dunthorn ved Naturhistorisk museum.
– Forskerne har ikke sett artene utveksle genetisk materiale og har ikke visst hva de skal se etter. Dermed har mange antatt at de var aseksuelle, sier han.
Professor Micah Dunthorn ved mikroskopet på kontoret.(Foto: Elina Melteig)
Laboratoriet er «turn off» for noen arter
Han mener at det å definere aseksualitet basert på fraværet av observasjoner kan være feil. Mye av grunnen til dette skyldes at artene det er snakk om, ikke blir «tent» på lab. Forholdene er rett og slett feil for dem.
Dermed har ingen sett hvordan disse artene utveksler genmateriale, eller om de gjør det i det hele tatt.
– Sex er bare en utveksling av genetisk materiale mellom to individer, sier Dunthorn.
Han forklarer at reproduksjon er å skape nye individer. Blant planter og dyr som oss, er sex og reproduksjon to sider av samme sak, men blant mange såkalte protister så er reproduksjon uavhengig av sex. De trenger ikke å ha sex for å bli flere.
Protister er en gruppe encellede veldig små organismer som finnes overalt.
Dunthorn forteller at en annen utfordring blant disse organismene er at de ikke har ulike kjønn. I stedet har de noe som heter «mating type». Det definerer ulike typer som passer sammen, men det er ikke det samme som ulike kjønn.
– Du ser ikke seksuelle organer slik som du gjør hos planter og dyr, forklarer han.
Til tross for at de ser like ut på utsiden og at ingen har sett dem ha sex, så viser det seg altså at de har det.
Hva er meiose og overkrysning?
Når en celle deler seg i to, kalles det mitose. Da blir alle kromosomene kopiert og kromosomtallet er likt.
Meisoe er deling av en celle hvor bare halvparten av kromosomene blir med til hver nye celle. Disse cellene kalles da for kjønnsceller. Når en kjønnscelle møter en annen og smelter sammen, får de rett antall kromosomer. Halveringsprosessen er derfor viktig for at en celle skal kunne møte en annen.
Overkrysning handler om hva som skjer idet kromosomene skal gå til hver sin celle i meiosen. Da legger kromosomparene seg over hverandre. Da kan de også stokke litt om på hvilke gener som er hvor. Det betyr at dattercellene ikke bare får hvert sitt kromosom, men genene på kromosomene er stokket om. Slik er ingen lik foreldrenes kromosomer. På denne måten sørger naturen for mer variasjon.
Hemmelig sex er avslørt av DNA-teknologi
– Den moderne måten å se hvorvidt en art har sex på, er å se om de har gener som er involvert i meiose og overkrysning, forklarer Dunthorn.
Han forteller at det er spesifikke gener som er nødvendige for å lage kjønnsceller og som bidrar til noe som heter overkrysning. Overkrysning skjer når kjønnscellene blir til. Det er en måte for naturen å skape mer variasjon på.
– Meiose er en del av sex. For å ha sex så må antall kromosomer halveres for å kunne utveksle gener, sier Dunthorn.
Ved å se på genene kan forskerne altså finne spor av sex. Det trenger likevel ikke bety at de har sex, bare at de kan ha det, hvis forholdene ligger til rette for det.
Ifølge Dunthorn er det flere eksempler på arter som har sex på bestemte tidspunkter eller innimellom, men at store deler av reproduksjonen likevel skjer ved kloning.
Annonse
– Hvis du ser på bladlusene, så vil de formere seg aseksuelt gjennom mesteparten av vekstsesongen om sommeren. Når det begynner å bli kaldt igjen om vinteren, så begynner de å ha sex, forklarer han.
Han forklarer at med protister, og den gruppen han jobber med, flimmerdyr, så formerer de seg for det meste aseksuelt.
– Og så har de bare sex innimellom. Det er fordi det er en kostnad ved sex.
Det koster å ha sex – og hanner er dyrt
Dunthorn forteller det er store fordeler for enkelte arter ved å unngå å ha sex. Dette skyldes at én enkelt hunn kan produsere døtre. De igjen produserer nye døtre. Dersom de også produserer hanner, betyr det at de kan produsere færre nye individer fordi hannene i seg selv ikke produserer noen.
– Hvis du produserer hanner, så er kostnaden at du får færre individer i fremtiden, i alle fall hvis hannene ikke bidrar på noen måte, sier Dunthorn.
Det finnes likevel tilfeller hvor hannen bidrar til overlevelse hos avkommet. Da er det en fordel å ha hanner.
Dunthorn forteller at det er flere kostnader ved sex som aseksuelle arter kan nyte godt av å slippe:
– Hvis du skal ha sex, så må du finne en partner. Når du leter etter en partner, så bruker du tid på noe annet enn å spise. Samtidig kan du bli spist av andre. Det flere grunner til at sex genetisk sett er dyrt og at hanner er en kostnad, forklarer han.
Derfor «koster» det å produsere hanner
Her er et regneeksempel for å vise kostnaden ved å produsere hanner. I dette eksempelet er forutsetningen at hver hunn kan få fire barn, at hanner ikke bidrar til avkommets overlevelse, at det ikke er noe overlapp mellom generasjonene, og at populasjonen med seksuell reproduksjen får like mange hunner og hanner blant avkommet. Allerede i tredje generasjon vil de som kun produserer hunner være 16 individer, mens en populasjon med hunner og hanner vil være kun 8.
Etter tre generasjoner vil den populasjonen som reproduserer seg aseksuelt bestå av 16 individer, mens seksuell reproduksjon bare gir åtte individer.(Figur: Micah Dunthorn)
Likevel har de fleste arter sex. Hvorfor?
De fleste arter har altså sex, til tross for utfordringene. Selv de antatt aseksuelle artene viser det seg at gjør det i smug. Hva skyldes det?
– Det er noen veldig gode grunner til å ha sex også. Det er å skape nye genetiske kombinasjoner, forklarer Dunthorn.
Annonse
Ifølge ham kan dette være en så stor fordel at det er viktigere å få avkom med variasjon enn å få mange avkom som er helt like.
Det gjelder særlig når forholdene forandrer seg. Da er det en risiko at noen av avkommet kanskje ikke fungerer optimalt. Samtidig er risikoen spredd fordi alle er forskjellige. Da vil det sannsynligvis også være noen som er svært godt egnet til de nye forholdene.
På denne måten kan variasjonen veie opp for store tall.
Trompetdyrene er en type flimmerdyr. Slik kan det se ut når man ser på to trompetdyr i mikroskop.(Foto: MarekMiś / CC BY 4.0 / Wikimedia Commons)
Mister seg selv når de har sex
Gruppen som Dunthorn forsker på kalles for protister. Ifølge ham kan det defineres som eukaryot. Det betyr at den altså har cellekjerne. Men den er ikke dyr, plante eller sopp.
Det er altså en sekkebetegnelse for en rekke arter som kan være litt vanskelige å plassere i livets tre.
– Tidligere trodde man at mange protister var aseksuelle, men det er mange teorier om hvorfor de likevel ikke burde være det. Problemet var at sex er vanskelig å observere hos mange av artene, forklarer han.
Dunthorn var en av dem som sjekket for gener som er involvert i meiose. Da de fant dette hos mange av artene, skjønte de at de sannsynligvis også har sex iblant, selv om ingen hadde sett det.
– Vi prøvde å få det til å skje på laboratoriet, men måten ulike grupper protister har sex på er svært forskjellig. For flimmerdyr, som jeg jobber med, er det for eksempel slik at de ikke lager kjønnsceller med sperm og egg. I stedet lager de celler med halvert kromosomtall. Disse cellene smelter sammen i munnene, og så «kaster de opp» cellekjerner i hverandres munn. Det ser ut som de kysser, men egentlig har de sex, sier Dunthorn.
Raritetene hos flimmerdyrene stopper imidlertid ikke der:
– Du har først to flimmerdyr som er genetisk forskjellige. Så har de sex hvor de utveksler genetisk materiale. Så går de hvert til sitt, men nå er de genetisk like. Flimmerdyr har en veldig, veldig rar måte å gjøre det på, sier Dunthorn.
Når flimmerdyrene skal formere seg, skjer dette helt uavhengig av sex. De består av én enkelt celle. Når den skal formere seg, forlenges den før den deler seg i to.
Annonse
Dunthorn mener at de som er interesserte i biologi, burde se mer på det som skjer hos protistene. Ifølge ham er det nemlig veldig mye mer variasjon på alle nivåer enn det for eksempel er hos pattedyr.
Selv om mye tyder på at mange protister har sex når forskerne ikke ser på, er det fremdeles svært mye vi ikke vet om hva og hvordan dette egentlig skjer.
Referanser:
Micah Dunthorn og Laura A. Katz: Secretive ciliates and putative asexuality in microbial eukaryotes. Trends in Microbiology, 2010. Sammendrag. Doi.org/10.1016/j.tim.2010.02.005
