Käre användare! Denna pdf-fil är nedladdad från Illustrerad Vetenskaps webbplats (www.illvet.com) och får ej lämnas vidare till tredjepart. Av hänsyn till innehåller den inga foton. Med vänlig hälsning Redaktionen
Dafnier doserar sex Dafnier kan föröka sig både genom könlig och könlös befruktning. Förhållandena avgör vilket sätt som lönar sig bäst. Sommar Könlös förökning det föds bara honor. Fördel: Populationen växer snabbt och kan utnyttja de goda förhållandena. höst Könlig förökning startar efter att vissa av äggen spontant har utvecklats till hannar. Fördel: Skadliga mutationer, som anhopas vid könlös befruktning, rensas bort. Sex kan löna sig Vid jungfrufödsel kan honor föröka sig betydligt snabbare än vid könlig förökning. Trots det fortplantar sig nästan alla djur och växter sexuellt. Först nu börjar forskarna förstå fördelarna med sex. E. kinsman/princ/foci 30
C claus lunau Könlig fortplantning skapar variation Könlig förökning kan blanda goda och dåliga mutationer, eftersom kromosomerna utväxlar DNA under bildningen av könscellerna ägget och spermien. Fenomenet kallas för rekombination. Könscellen bildas genom en process som kallas meios, där just rekombination ser till att dottercellerna inte bara är olika den ursprungliga cellen utan att de också är inbördes olika. irka 2 000 olika djurarter har valt att avstå från sex och lever i evigt celibat, men de lever alla på lånad tid. Erfarenheten visar att om en art inte i alla fall någon gång ibland förökar sig könligt, genom att hannar och honor parar sig, så kommer arten snabbt att dö ut. Biologer har i årtiondena hävdat att könlig förökning främjar den naturliga utvecklingen, men det är inte någon självklarhet. Faktiskt är det många förhållanden som pekar mot att jungfrufödsel borde vara det bästa och effektivaste sättet att föröka sig på. Först och främst är könlig förökning en mycket långsam förökningsstrategi. Man kan tänka sig två individer av ett djur, en hanne och en hona, som parar sig och får två ungar. Är dessa också av varsitt kön, kan de para sig med varandra och själva få två ungar. Så kan det fortsätta i f lera generationer, men då varje generation bara producerar precis tillräck ligt med avkommor för att upprätthålla numerären, kommer populationen aldrig att växa. Använder sig ett annat djur i stället av könlös förökning, är båda de ursprungliga individerna honor, som genom jungfrufödsel får två döttrar var. I nästa generation får båda döttrarna två nya döttrar, så det finns nu fyra individer, och på så sätt fördubblas popula- tionen för varje generation. Djuret med den könlösa förökningen kommer alltså mycket snabbt att hamna i majoritet och kan på längre sikt hota med att helt tränga ut sin konkurrent med den långsamma, könliga förökningen. Mannen är till nytta trots allt Det finns emellertid andra förhållanden som får könlig förökning att verka vara en tvivelaktig strategi. När hannar och honor blandar sina gener i avkomman, är det mycket stor risk för att gener som arbetar väl tillsammans skiljs åt och inte längre gör någon nytta. Man kan jämföra situationen med en mamma som har en bil, som hon gärna vill ge i arv till sitt barn. Könlös förökning genom jungfrufödsel motsvarar att barnet får en välfungerande bil om än kanske med vissa fel och brister. Könlig förökning motsvarar däremot att hon finner en man med en annan bil, delar både bilarna i bitar och mer eller mindre slumpvis bygger en ny av alla bitarna. Såvida hon inte är en riktigt duktig mekaniker, är det mycket stor risk för att den nya bilen har väsentliga brister och kanske inte alls kan köras. Ny forskning visar dock att den könliga förökningen har så stora fördelar att mannens närvaro ändå är berätti- hona hanne 1. Föräldrar 2. Könsceller 3. Befruktning Föräldrarnas kromosomer är mycket olika. Dels är det skillnad mellan de båda individerna (röd och turkos), dels är det skillnad inom individens kromosomuppsättning (ljus och mörk). När könscellerna bildas, halveras kromosomerna och blandas inbördes. En bit av den ena kromosomen kan byta plats med en bit av den andra kromosomen. Så uppstår en ny kromosom. Vid befruktningen skapas en avkomma med kromosomer, som har en genetisk sammansättning som skiljer sig betydligt från båda föräldrarnas (både röd och turkos och ljus och mörk). Av Gorm Palmgren 31
Gekko Akacieträd ödla greg harold/auscape int. vinglös gräshoppa wayne lawler/auscape int. c. huetter/arco images/foci greg harold/auscape int.. Ingen energi till sex i ogästvänlig öken I Australiens öken lever åtskilliga djur och växter, som helt avstår från sex för att levnadsvillkoren är mycket hårda. De förökar sig bara genom jungfrufödsel, medan släktingar i närbelägna, mer gästvänliga områden, har könlig förökning. gad. En av dessa fördelar är att den rensar genomet från skadliga mutationer, som ständigt uppstår. Dåliga mutationer är inte något omedelbart problem för djur, som förökar sig genom jungfrufödsel, för den naturliga selektionen ser normalt till att individer med sådana mutationer sorteras bort i konkurrensen med de andra djuren i populationen. Problemet uppstår dock om de skadliga mutationerna drabbar en av de individer som annars har de bästa generna och för övrigt klarar sig bättre än de andra djuren i konkurrensen. Såvida mutationen inte är mycket skadlig, eller till och med dödlig, kommer den muterade individen på grund av alla de andra goda generna ändå att klara sig väl i konkurrensen och få en massa avkommor. Den naturliga selektionen har inga möjligheter att skilja de goda och de dåliga generna från varandra, och därför följer den skadliga mutationen 32 med de goda generna och blir efterhand allt vanligare. Till sist kommer den kanske att finnas i alla djur i populationen. Sex är bra vid dåliga förhållanden År 2006 visade de amerikanska forskarna Susanne Paland och Michael Lynch vid Indiana University att skadliga mutationer hopar sig just i dafnier, som förökar sig genom jungfrufödsel. Mutationerna rensas däremot bort, när djuren använder sig av könlig förökning. Liksom en rad andra djur har dafnier möjlighet att föröka sig på båda sätten. Under sommarperioden, när det finns rikligt med mat och temperaturen är optimal, förökar sig dafnierna könlöst med hjälp av jungfrufödsel. Det sker genom att en äggcell utvecklas till en liten dafnie hona, utan att befruktas av sperma från en hanne. I den första generationen efter övergången till jungfrufödsel kommer avkommorna att vara genetiskt olika, men i de följande generationerna blir ungarna exakta kopior av sina mödrar. Då det bara föds honor, växer populationen snabbt och kan effektivt utnyttja de goda förhållandena, men när förhållandena på hösten blir sämre, utvecklas vissa av äggen till hannar, och så börjar hela populationen föröka sig könligt. De båda forskarna studerade 28 populationer av dafnier, som antingen för ökade sig könligt eller genom jungfrufödsel, och sekvenserade tretton olika gener i varje individ, så att de kunde identif iera alla mutationer. Undersökningen visade att alla populationer, oavsett förökningssättet, hade lika många mycket allvarliga mutationer, medan de inte lika allvarliga, men likväl skadliga, mutationerna förekom fyra gånger så ofta i de populationer som använde sig av jungfrufödsel. Det innebär med andra ord att den naturliga selektionen effektivt tar bort de Illustrerad Vetenskap nr 2/2008
mycket allvarliga mutationerna hos dafnier med könlös förökning, men att den inte lyckas rensa genomet från de mindre skadliga mutationerna. Dessa kommer därför att hopa sig i populationen och kan på längre sikt hota dess existens. Snäckor och parasiter kapprustar har spridit sig in i den ogästvänliga öknen. Könlös förökning är tydligen en framgångsrik strategi i öknens stränga klimat, och det har Kearney f lera förklaringar till. Först och främst ger de bistra livsvillkoren endast livsuppehälle för några få individer på ett stort område, och därför blir det mycket svårt att finna en partner att föröka sig med. Då är det en stor fördel att kunna göra det själv, så att beståndet blixtsnabbt kan förökas, när förhållandena tillåter det. Den andra förklaringen skall sökas i det sätt som arterna har uppstått på. Den australiske forskaren menar att det skett genom att två närstående men likväl olika arter parat sig. Avkomman har blivit steril likt mulan, som är en korsning mellan en åsna och en häst och har alltså bara kunnat föröka sig med hjälp av jungfrufödsel. I gengäld har avkomman ärvt alla möjliga goda egenskaper från sina helt olika föräldrar, och det har gett möjlighet att spela på många tangenter i kampen för att överleva i öknen. Även om djuren i Australiens öken har nytta av könlös fortplantning varar succén inte Ett annat väldokumenterat exempel på fördelarna med könlig förökning finns bland snäckor i deras kamp för att överleva angrepp från parasiter. Den nyzeeländska tusensnäckan lever i sjöar på Nya Zeeland och plågas ofta av en särskild parasit, som äter upp snäckans könsorgan och gör den steril. I sjöar med många parasiter förökar sig snäckorna könligt, medan de använder sig av könlös fortplantning, om parasiterna är få. Närmare undersökningar har visat att snäckpopulationer med könlig förökning har en betydligt större genetisk variation än klonerna med jungfrufödsel, och därmed blir det svårare för parasiten att angripa dem. Parasiten lever nämligen intimt ihop med sin värd, och om denne förändras en smula, blir även parasiten tvungen att ändra sig för att överleva. När snäckorna förökar sig könligt, kan mutationer från både fadern och modern kombineras i av komman, och det försvårar livet för parasiten. Här är för delen med könlig fortplantning alltså att samla goda mutationer, som kan hålla parasiter borta. Hårt liv kan leda till jungfrufödsel Medan både dafnierna och snäckorna utnyttjar jungfrufödsel för att föröka sig snabbt, när förhållandena är gynnsamma, använder många andra organismer tvärtom den könlösa förökningen för att klara sig genom ett hårt liv. Mycket ofta finner man djur och växter med könlös förökning långt norrut, på höga höjder, på torra platser eller i andra områden med dåliga livsvillkor. I Australiens öken lever åtskilliga organismer, som helt avstår från sex. Michael Kearney studerade 2006 DNA-sekvenser från dessa jungfrufödande organismer och kom fram till att de kommer från sina släktingar via könlig förökning och Illustrerad Vetenskap nr 2/2008 Hjuldjuren, som uppstod för 40 miljoner år sedan, finns bara som honor och har aldrig förökat sig könligt. alistair dove/imagequestmarine.com länge. Kearneys analyser tyder på att de efter en relativt kort storhetstid samlat på sig en mängd skadliga mutationer, och då bristen på rekombination hindrar dem från att anpassa sig till nya livsvillkor, kommer beståndet att gå under. Allt pekar på att detta öde till slut kommer att drabba alla djur, som förökar sig könlöst. Det enda undantaget från denna regel är en grupp av mikroskopiska hjuldjur, som lever i vatten och fuktig jord. De uppstod för minst 40 miljoner år sedan och har sedan dess utvecklats till 360 olika arter. Det finns inga hannar, och inget tyder på att de någonsin har förökat sig könligt. Forskarna har ingen förklaring till hur de har klarat att överleva trots bristen på sex. Läs mer om ämnet på www.illvet.com Jungfrufödslar i fångenskap Forskarna vet inte varför man hos vissa arter endast känner till jungfrufödslar från djur i fångenskap. Den sannolikaste förklaringen är att fenomenet är svårt att upptäcka hos vilda djur. Djurens speciella liv på zoo till i exempel frånvaro av hannar kanske också leder till könlös förökning. En hammarhaj föddes 2001 i en bassäng, där det i tre år endast funnits honor. DNAanalyser visade att äggcellen befruktat sig själv, så att ungen hade två kopior av mammans ena kromosomuppsättning. omahas henry doorly zoo Komodovaranen Flora, som lever på Chester Zoo i Storbritannien, blev i början av 2007 mamma till fem ungar, trots att hon aldrig någonsin har varit i närheten av en artfrände av hankön. p. noble/reuters/scanpix