Hvað eru til mörg kyn í náttúrunni?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað eru til mörg kyn í náttúrunni?
Stutta svarið við spurninginni er að það er afar breytilegt. Sumar tegundir fjölga sé kynlaust og hjá öðrum tegundum þekkist að kynin séu rúmlegu tuttugu þúsund. Algengast er þó meðal meðal heilkjörnunga að kynin séu tvö.

Lengra svar

Þótt margt sé á huldu um fyrstu lífverur á jörðinni, er sennilegast að þær hafi fjölgað sér kynlaust. Það þýðir að ein fruma skiptist í tvær frumur sem báðar fá erfðaefni móðurfrumunnar. Með tilkomu heilkjörnunga þróaðist síðan kynæxlun. Hún felur í sér að nýr einstaklingur verður til með framlagi erfðaefnis frá tveimur foreldrum.

Kynæxlandi lífverur eru mjög fjölbreyttar í formi og aðferðum til fjölgunar. Sumar hafa jafnstórar kynfrumur, aðrar misstórar.^[1] Meðal kynæxlandi lífvera eru dæmi um tvö til rúmlega tuttugu þúsund kyn. Nákvæmara er þó að tala um mökunargerðir (e. mating types) en það hugtak vísar til þess hversu margar ólíkar gerðir, sem geta makast hver við aðra, finnast innan tegundar. Gersveppir hafa tvær mökunargerðir og eru kynfrumur þeirra jafn stórar. Þar eru því engar „mæður“ og „feður“, bara tveir foreldrar sem eru eiginlega eins, nema tilheyra mismunandi mökunargerð. Þetta er hliðstætt því sem við þekkjum hjá mannfólki, karlkyns og kvenkyns einstaklingum sem geta parast og myndað frjó afkvæmi.

Algengt er að sveppir hafi jafnstórar kynfrumur (e. isogamy) og hjá þeim og öðrum heilkjörnungum finnast lífverur sem hafa fleiri en tvær mökunargerðir. Ein tegund amaba sem kallast á íslensku hnappslap (Dictyostelium discoideum) hefur þrjár mökunargerðir. Þar getur hver gerð makast við hinar tvær.^[2]

Tiltekin tegund svepps (Coprinellus disseminatus, án nafns á íslensku) hefur 143 mökunargerðir, sem allar virðast geta parast með hinum. Lífveran sem hefur flestar þekktar mökunargerðir er sveppurinn Schizophyllum commune. Hann hefur um það bil 23,000 gerðir. Sumar þeirra virðast ósamrýmanlegar öðrum.^[3]

Almennt eru mökunargerðirnar (sem eru ígildi kynja), í þessum tegundum erfðafræðilega samrýmanlegar. Það þýðir að frumur af ólíkum gerðum geta runnið saman, rétt eins og egg og sæði hjá okkur. Þá eru frumurnar yfirleitt eins í formi eða lögun, það er að segja kyn sveppsins C. disseminatus eru ekki ólík í útliti eða háttum.

Það hljómar framandi fyrir menn, en einstaklingar af ólíku kyni (margra lífvera) þurfa því ekki að vera ólíkir í byggingu eða lífeðlisfræði til að geta stundað kynæxlun. Þrátt fyrir þennan fjölbreytileika eru tvö kyn algengust meðal heilkjörnunga.

Af hverju eru tvö kyn algengust?

Ein helsta ráðgáta líffræðinnar er hvers vegna lífverur stunda kynæxlun? Það er að segja, af hverju búa lífverur til afkvæmi sem bera aðeins helming erfðavísa foreldrisins, á meðan kynlaust fjölgandi lífverur gefa afkomendunum öll sín gen?^[4]

Töluleg líkön hjálpa okkur að skilja þróun kynæxlunar, og hvers vegna lífverur borga þennan auka kostnað.^[5] Aðalástæðan er sú að kynæxlun hjálpar við að minnka áhrif innræktar sem hefur þau áhrif að skaðlegar stökkbreytingar verða arfhreinar og draga úr lífslíkum einstaklingana. En ef kynæxlun er svona góð, af hverju eru kynin bara tvö?

Þróunarlíffræðingurinn Hanna Kokko og stærðfræðingurinn George Constable, rannsökuðu þætti sem hafa áhrif á hversu margar mökunargerðir finnast í einni tegund? Þrír þættir skipta mestu um fjölda kynja:

1. stofnstærðin
2. tíðni stökkbreytinga sem leiða til nýrra mökunargerða
3. það hversu oft kynæxlun er möguleg

Stofnstærð er lykileiginleiki í þróun og eykur skilvirkni náttúrulegs vals. Tíðni stökkbreytinga sem leiða til skipta á mökunargerðum eða kyni, veltur á því hversu flókið kerfið er sem liggur til grundvallar gerðunum eða kynjunum. Ef það er einfalt þarf jafnvel bara skipti á einum basa í erfðaefninu,^[6] á meðan minni líkur eru á umbreytingu á flóknara formi kyns. Líkanið á því sérstaklega við um lífverur eins og sveppi með mökunargerðir og einsleitar kynfrumur. Í þeim virðist tíðni kynæxlunar ráða mestu um fjölda kynja.

Gersveppir eru til dæmis þekktir fyrir það að fjölga sér aðallega kynlaust, þeir skipta sér um það bil 1000 sinnum kynlaust áður en þeir skella í kynæxlun. Á meðan sveppir, eins og Schizophyllum commune, stunda kynæxlun mjög oft og greiðlega, og því hentar það þeim að búa til margar mökunargerðir. Hin hliðin á þessu er að mökunargerðir byggjast yfirleitt á mjög einföldum erfðaþáttum. Það er að segja tiltölulega fáar stökkbreytingar þarf til að skipta um mökunargerð eða búa til nýja gerð.

Munum að þetta á bara við um tegundir með einsleitar kynfrumur, en ekki dýr eða plöntur sem eru með misstórar kynfrumur. Hjá þeim eru kynin bara tvö, sem leiðir að spurningunni um hvers konar munur er á kynjunum hjá dýrum. Rannsóknir sýna töluverðan breytileika í kynbundnum eiginleikunum innan tegunda, eins og fjallað er um í svari við spurningunni Eru kynin bara tvö?

Samantekt

• Sumar kynæxlandi lífverur mynda einsleitar kynfrumur, á meðan aðrar framleiða ólíkar gerðir kynfruma (nokkurs konar sæði og egg).
• Meðal sumra tegunda eru til fleiri en tvær mökunargerðir (virka eins og kyn).
• Metið á sveppur með rúmlega 20.000 mökunargerðir.
• Algengast er að finna tvö kyn eða mökunargerðir í hverri tegund.

Tilvísanir:

1. ^ Þetta er grundvallaratriði í líffræði, og hafa margir lært um ensku hugtökin isogamy (jafnstórar frumur) og anisogamy (misstórar frumur).
2. ^ Hnappslap er forvitnilegt fyrir þá staðreynd að amöburnar lifa sjálfstæðu lífi, eru einfruma. Við ákveðnar aðstæður hópast þær hins vegar saman til að stunda kynæxlun og mynda gró fyrir næstu kynslóð.
3. ^ https://www.scientificamerican.com/article/why-nature-prefers-couples-even-for-yeast/. (Sótt 27.02.2025).
4. ^ Snæbjörn Pálsson. (2010). Þróun kynæxlunar. Í Arfleifð Darwins. Þróunarfræði, náttúra og menning. Hið íslenska bókmenntafélag, bls. 219-242.
5. ^ Oft er talað um tvöfaldan kostnað við kynæxlun. Það þýðir að kynæxlandi lífvera þarf að framleiða tvisvar sinnum meira af kynfrumum til að koma jafn mörgum eintökum af genum sínum áfram, miðað við lífveru sem fjölgar sér kynlaust.
6. ^ Basaskipti eru einfaldasta form stökkbreytinga. Þá er einum basa í erfðaefninu skipt út fyrir annan. Til dæmis ATGCGA verður ATGgGA, þar sem fjórði basinn breyttist úr C í g. Þetta getur skipt máli fyrir merkingu erfðaefnisins, nota má líkingu um stafaskipti í orði. Einföld skipti á R í G breyta Söru í Sögu.

Myndir:

• File:Dictyostelium discoideum fb 2.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 3.03.2025). Myndina tók Tyler Larsen og hún er birt undir leyfinu Deed - Attribution 4.0 International - Creative Commons.
• File:Schizophyllum commune (Split gill) (33389628036).jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 3.03.2025). Myndina tók Bernard Spragg.

...