Könsdifferentiering i olika djurgrupper

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Uppsala Universitet Niina Sallmén
Fysiologi NV1
Djurfysiologi

Könsdifferentiering i olika djurgrupper
Inledning
Eftersom teorin om storken som kommer med barn har visat sig vara felaktig, måste vi inse att barn kommer från mammans mage. Då uppstår en ny fråga: Vad bestämmer om det blir en flicka eller pojke? Det beror på vilka könskromosomer barnet har! Om barnet har två X-kromosomer är hon en flicka, och om barnet har en X och en Y-kromosom är han en pojke. Hos många djurarter är det dock inte kromosomer som bestämmer kön, utan istället till exempel vid vilken temperatur ägget ruvas. Hos några djurarter har djuret inte ens samma kön hela livet, utan det kan byta kön. I det här arbetet ska jag gå in lite djupare och titta på mekanismerna som leder till olika kön hos människan, samt titta på könsdifferentieringen hos andra vertebrater.

Könsdifferentiering hos människor
Som jag redan nämnt ovan, bestämmer könskromosomerna vilket kön en människa ska ha. Ett foster som ska bli en pojke har en Y-kromosom, på vilken det sitter ett område (SRY) med gener för utveckling av testiklar. Om Y-kromosomen inte finns, dvs. om fostret har könskromosomerna XX, blir det en flicka. Det är alltså kvinna som är ”default”-vägen. De första veckorna är fostret könlöst, ”ambisexuellt”, med en slags gonader som varken är testiklar eller ovarier. Sedan börjar utvecklingen av testiklar om SRY-proteinet finns, dvs. om fostret ska bli en pojke. Om SRY-proteinet inte finns, degenereras de delar av ursprungsgonaderna som skulle ha blivit testiklar (delar av märgen), och istället utvecklas delar av kortex i ursprungsgonaderna till ovarier.

Det är gonaderna (testiklar och ovarier) som utsöndrar könshormoner, som gör oss till män respektive kvinnor. Könshormonerna är steroider som syntetiseras från kolesterol. Det viktigaste manliga könshormonet är testosteron, och de viktigaste kvinnliga könshormonerna är östrogen och progesteron. Könshormonerna styr utvecklingen av yttre könsorgan, står för utvecklingen av könsspecifika egenskaper som röst, hår mm., samt differentierar hjärnan till en manlig/kvinnlig hjärna. Mäns och kvinnors hjärnor ser lite olika ut, kärnor och andra strukturer kan ha olika storlek till exempel.

Testosteron går in i fostrets hjärna och ombildas där till estradiol, en typ av östrogen som ger hjärnan en manlig inriktning. Men om östrogen nu ger en hanlig hjärna, varför får inte kvinnor det också? Detta kan förklaras med att testosteronet blir estradiol först när det kommer in i hjärnan. Kvinnornas fria estradiol binds istället till ett ämne som heter FEBP, och kommer därför inte in i hjärnan, vilket leder till en honlig differentiering av hjärnan (se figur 1).



Figur 1. Hjärnans differentiering


Homosexualitet är intressant ur ett fysiologiskt perspektiv, eftersom det inte passar in i den svart-vita bilden att man antingen är hona eller så är man hane, och man parar sig bara med motsatt kön. Därför har olika forskare försökt ta reda på om homosexualitet kanske beror på gener eller hormoner. Dean H. Hamer på National Institutes of Health i USA påstår att han har hittat en region på X-kromosomen som kan innehålla gener för homosexualitet. Jag har dock svårt att tro att det är genetiskt bestämt om en människa ska vara homosexuell eller inte. En annan intressant rapport kom från Simon LeVay : Han upptäckte att storleken på en kärna i adenohypofysen hos homosexuella män mer liknar storleken hos kvinnor än hos heterosexuella män. Denna skillnad skulle kunna bero på ett underskott av testosteron under fosterstadiet, precis som hos kvinnor. Detta skulle göra att man senare i livet kommer att dras till män, oavsett om man är kvinna eller man.



Könsdifferentiering i olika djurgrupper
Det finns två sätt som djur att få en avkomma, och det är asexuell och sexuell förökning. Den asexuella förökningen går snabbare, men den sexuella förökningen har den fördelen att gener blandas och olika alleler kan uppkomma.
För att en djurart ska kunna fortplanta sig med hjälp av sexuell förökning måste det finnas minst två kön. Det skulle även fungera med flera kön, men det har bara utvecklats två.
De arter som har två olika kön kan delas upp i tre grupper:
Gonochoristiska – separata han- och honindivider
Simultana hermafroditer – de är både hane och hona samtidigt, dvs. de har testiklar och ovarier som är funktionella samtidigt
Sekventiella hermafroditer – ovarier och testiklar är funktionella en i taget. Om de är honor först och blir hanar senare i livet kallas de protogyna, och om de är hanar först, och sen honor kallas de protoandriska.

De gonochoristiska djurarterna kan ha könskromosomer, men det förekommer inte hos alla arterna. Fåglar, ormar, och vissa ödlor, amfibier, sköldpaddor och fiskar har könskromosomer enligt ZZ/ZW-systemet, där ZZ är hane, och ZW är hona. Liksom människan har de andra däggdjuren systemet där honan istället är homomorf (XX), och hanen är heteromorf (XY). Även fiskar och ödlor kan ha detta system. Det finns två system till med könskromosomer, och det är XX/X0 och multipla kromosomer. De förekommer mest hos evertebraterna. I det förstnämnda fallet saknar hanen halva kromosomuppsättningen. I fallet multipla kromosomer är det proportionerna mellan antalet X- och Y-kromosomer som avgör Figur 2. Leopardgecko vilket kön det blir. Men som jag nämnde finns det
gonochoristiska arter utan könskromosomer. Vissa ödlors, sköldpaddors, amfibiers, och fiskars kön är istället temperaturberoende, det vill säga att avkommans kön beror på i vilken temperatur äggen har legat när ungen har utvecklats. Olika temperaturer ger olika fördelning av enzymer och hormonreceptorer. David Crews, professor i zoologi vid University of Texas, har gjort försök där han tillsatte östrogen till geckoägg som låg i temperaturer som skulle ge hanar. Resultatet var att alla ungar blev honor istället, vilket visar på att det är könshormoner som slutligen bestämmer könet. Det finns flera olika varianter av temperaturberoende; höga temperaturer kan ge honor, och låga temperaturer hanar, eller tvärtom. Det kan också vara så, som t.ex. hos leopardgeckon, att både höga och låga temperaturer ger honor, och intermediära temperaturer ger hanar.

Hos simultana hermafroditer behöver inte kön bestämmas, eftersom de är både hanar och honor samtidigt. Man hittar simultana hermafroditer bland annat hos plattmaskar, ringmaskar (t.ex. iglar, daggmaskar), och blötdjur. De flesta hermafroditerna befruktar inte sig själv, utan måste hitta en partner. Då gäller det att vara överens om vem som ska befruktas och vem som ska bli befruktad, för annars kan det bli konflikter. Ofta befruktar båda varandra.

Sekventiella hermafroditers kön bestäms av deras sociala miljö. De har helt enkelt det kön som är mest strategiskt för tillfället. Ibland är det mest fördelaktigt att vara hane när man är liten och hona när man är stor ( protoandrisk), för ägg kostar mycket mer att producera än spermier, och då är det bäst att vara stor när man ska producera ägg. Fiskar som lever i par är ofta protoandriska. Ett exempel på en protoandrisk fiskart är Clownfisk. De lever i en grupp med en dominant hona, en könsmogen hane, och några juvenila hanar. Om honan försvinner blir den könsmogna hanen hona, och någon av de juvenila hanarna blir könsmogen.

Hos andra arter är det istället bra att vara hane när man är stor, t.ex. om man måste slåss för att få honor. Sådana arter kallas protogyna. Fiskarter där hanen har ett harem av honor är ofta protogyna. Ett exempel på en sådan art är Berggylta. När det gäller harem så är honorna honor ända tills hanen försvinner, t.ex. dör. Då blir den tuffaste honan hane, och tar över haremet.
Men hur byter sekventiella hermafroditer kön så fort? Nervkontakter mellan hypotalamus och gonaderna finns hos alla vertebrater. Könsbyte kan bero på att hjärnan skickar nervösa signaler från hypotalamus till gonaderna, som ändrar hormonutsöndringen från gonaderna så att djuret byter från kvinnliga könshormoner till manliga, eller tvärtom.

Slutsats
Djurarter som fortplantar sig med sexuell förökning kan antingen vara gonochoristiska, simultana hermafroditer, eller sekventiella hermafroditer. De sistnämnda byter kön beroende på den sociala miljön, medan simultana hermafroditer hela tiden är tvåkönade. Hos gonochoristiska arter kan kön bestämmas av könskromosomer : XX/XY- systemet, ZW/ZZ- systemet, X0/XX- systemet, eller multipla kromosomer.
Vilket kön det blir kan också vara temperaturberoende hos gonochoristiska arter som fiskar, ödlor, sköldpaddor och amfibier. Människan är en gonochoristisk art med könskromosomerna XX för kvinna, och XY för man. Det är Y-kromosomen som är viktigast för könsdifferentieringen hos männi...