Har vi brug for både mænd og kvinder?
En læser har spurgt til udvikling af kønnene og deres betydning for evolutionen. Sammen med en ekspert dykker vi ned i fordelene og ulemperne ved at dele gener.
Allerede for flere hundrede millioner år siden blev de første tiltag taget i retning af udvikling af kønsforskelle. Kønnet formering gjorde det muligt at dele gener, og på den måde gav det evolutionært god mening. (Foto: Colourbox)

Andreas Stehr læser biomedicin på Aalborg Universitet. Under en kedelig forelæsning opdagede han, at han var mere interesseret i at kigge på pigerne i forelæsningssalen, end han var interesseret i at følge med i, hvad underviseren sagde.

Det momentære fokus-kollaps fik ham til at fundere over baggrunden for ’blomsterne og bierne’.

»Hvordan er sex mellem to køn opstået?« spurgte han sig selv.

Andreas kan se, at de fleste dyrearter består af hanner og hunner. Det må på en eller anden måde have været en evolutionær fordel at dele hver enkelt art op i to køn, mener han. Hvorfor var det egentlig det? Det er spørgsmålet, som Andreas har bedt Spørg Videnskaben om at finde svar på. 

Her på redaktionen er vi lige så interesserede i sex som Andreas og har grebet chancen for at blive lidt klogere på området. Vi har således sendt spørgsmålet videre til en mand, som har et årelangt kendskab til sex og dets betydning for arternes udvikling: Professor Freddy Bugge Christiansen fra Aarhus Universitets Bioinformatic Research Center (BIRC).

Freddy Bugge Christiansen har brugt sin lange forskerkarriere på at forstå evolutionen og har skrevet flere bøger om emnet.

»Der er mange begivenheder omkring udviklingen af køn, vi endnu ikke er klar over. Det kan være svært nok i sig selv at definere, hvad et køn er til at starte med. For at forstå betydningen af kønnene er vi nødsaget til at gå tilbage i tiden, til den gang de opstod,« fortæller han.

Kønnets oprindelse er over én milliard år gammel

I begyndelsen fandtes der kun bakterier på Jorden, men for omkring to milliarder år siden opstod de første organismer med eukariote celler, der lignede dyre- og planteceller, som vi kender dem i dag. For to milliarder år siden var alle organismer dog encellede. 

Datidens eukariote celler havde i modsætning til i dag kun én kopi af deres arvemateriale – genomet, hvorimod nutidens eukarioter har to kopier.

Fakta

Haploide celler har kun ét genom, mens diploide celler har to genomer. Kønsceller er haploide celler, da de skal fusionere med hinanden og dermed danne diploide celler med to kopier af genomet.

Problemet ved kun at have et genom var, at skadelige mutationer i genomet hurtigt kunne tage livet af organismerne. Organismerne manglede et slags reserve-genom, som de kunne bruge, hvis det ene genom blev skadet af mutationer. Et reserve-genom var netop, hvad de fik.

På et tidspunkt, som forskerne ikke kender, skete der noget, der kom til at få betydning for hele evolutionen.

To celler af samme art smeltede sammen og dannede en såkaldt diploid celle med to kopier af genomet. Hermed blev fordelen ved deling af gener opdaget.

»Hele ideen med kønnet formering er, at to organismer af samme art kan fusionere hver deres kopi af arvematerialet, og dermed skabe en ny celle med to kopier af genomet. I dag har alle dyre- og planteceller bortset fra kønsceller to kopier af genomet. En kønscelle har derimod kun ét genom, og når den fusionerer med en anden kønscelle, dannes der en diploid celle, der er det nye individ,« forklarer Freddy Bugge Christiansen.

Forskere har længe haft svært ved at forstå, hvordan cellerne samtidig kunne udvikle den komplekse mekanisme, der skal bruges, når to genomer i den diploide celle skal splittes ad under dannelsen af kønsceller.

»Det foregår i dag ved en specielt kompliceret celledeling, som i princippet må være opstået for over en milliard år siden,« siger Freddy Bugge Christiansen.

Størrelsesforskel har betyndning

Skabelsen af diploide celler var dog ikke nok til også at udvikle forskellige køn.

I tidernes morgen var de to kønsceller, der fusionerede, helt ens. Først senere opstod de spæde tiltag i retning mod at udvikle deciderede kønsforskelle mellem cellerne.

Rigtig kønsforskel begyndte at udvikle sig, da de to forskellige celler med kun én kopi af arvematerialet (haploide celler) fik forskellige størrelse. Diploiditeten kunne dermed kun opnås ved sammensmeltning af en stor celle med en lille celle.

Fakta

Eukariote celler indeholder i modsætning til prokariote celler en cellekerne. Dyre-, plante- og svampeceller er eukariote, mens bakterier er prokariote. Prokariote celler var de første til at bebo Jorden. De Eukaritoe celler kom først for cirka to milliarder år siden.

Udviklingen af celler med forskellig størrelse modsvarer ægceller og sædceller, som vi kender dem i dag – æg fra en kvinde er meget store celler, og sæd fra en mand er meget små celler.

Størrelsesforskellen mellem celler, der fusionerer, blev dermed også introduktionen af kønsforskelle, som med tiden har udviklet sig i mange forskellige retninger.

Selvom forskerne har en klar idé om, at det er foregået på den måde, er det svært at bringe konkrete beviser på banen for denne udvikling.

»Når vi kigger så langt tilbage i tiden, kan vi ikke sige noget om, hvordan cellerne, der udviklede kønnene, så ud. Vi kan kun spekulere. Men i blandingen af encellede organismer, vi kan kigge på i dag, er der forskellige stadier af primitive køn, vi kan studere. Det kan give os en idé om, hvordan udviklingen af kønnene har fundet sted,« siger Freddy Bugge Christiansen.

Første trin på kønstrappen blev besteget

Med udviklingen af kønnet formering mellem store og små celler var det første trappetrin mod sex mellem mennesker besteget – Kønnene var opstået. Men der var stadig meget lang vej mod toppen af trappen, hvor Andreas Stehr sidder i en forelæsningssal og kigger på lyshårede piger.

Men trappen blev alligevel besteget af evolutionen, og det er der flere forskellige årsager til. Kønnet formering gjorde evolution lidt sjovere og åbnede op for flere muligheder.

Selvom det umiddelbart er mere besværligt at finde et andet individ at dele gener med frem for selv at dele sig uden anden indblanding, har gen-delingen givet kønnede organismer evolutionære fordele. Fordelene har gjort, at de eukariote celler har holdt fast i kønnene og udviklet dem igennem de sidste 500 millioner år.

I artiklen Din guide til sex i naturen kan du læse mere om udviklingen af de forskellige former for seksuelle interaktioner mellem kønnene.

Kønnet formering er som at tisse i bukserne

Men kønnet formering har også haft sin pris, som skulle opvejes af fordelene.

Hele ideen med kønnet formering er, at to organismer af samme art kan fusionere hver deres kopi af arvematerialet, og dermed skabe en ny celle med to kopier af genomet.

Freddy Bugge Christiansen

Udvikling af kønnene har både været en fordel og en ulempe for hastigheden af arternes udvikling. De to genomer i cellerne er en beskyttelse med hensyn til mutationer. Hvis en celle har to kopier at et gen, kan cellen ofte stadig fungere optimalt, selv hvis det ene af generne er ødelagt. På samme måde betyder det også, at en god mutation har lidt sværere ved at vise sin effekt, da de kan blive skjult bag udtrykket af det andet gen.

Det er altså ikke altid en fordel at være beskyttet mod mutationer.

»Beskyttelsen mod skadelige mutationer er som at tisse i bukserne for at holde sig varm. Et beskadiget gen bliver kun pillet ud af populationen, når individet, der bærer det, dør. Bliver dets effekt skjult af raske gener, arves det fra generation til generation, indtil genet fra den anden forælder også er ødelagt. Skadede gener bliver derfor længere i populationen, før de bliver smidt ud. Efter lang tid bliver resultatet, at dødeligheden på grund af skadelige mutationer er den samme, som før cellen blev diploid – men så er det jo for sent, at fortryde at man tissede i bukserne,« forklarer Freddy Bugge Christiansen.

På den måde er kønnene kommet for at blive. Set fra et evolutionært synspunkt er kønnet formering en fordel på kort sigt, da det beskytter mod mutationer. På lang sigt kan det på nogle områder være en ulempe, da mutationerne begynder at blive ophobet, men da er det for sent at vende tilbage til ’gøre det med sig selv’.

Opbrudte genomer gør kønnet formering langtidsholdbart

Selvom mutationer ophobes i organismer med to genomer i hver celle, har naturen fundet på en løsning, der også gør kønnet formering til en fordel på lang sigt.

»Vi kan se, at nogle dyr har tabt evnen til kønnet formering igen. De lever i bedste velgående, men de holder ikke så længe, hvilket vil sige, at de næsten altid er unge evolutionært set. Kønnet formering ser derfor ud til også at have anderledes fordel på langt sigt. Fordelen er sikkert, at de to genomer i cellerne bliver brudt op og samlet på en ny måde, når individet danner kønsceller.

Denne blanding giver nye muligheder for at tilpasse sig en omskiftelig verden på en måde, som aseksuelle dyr ikke kan,« fortæller Freddy Bugge Christiansen.

Udviklingen af kønnene er altså både en fordel, en ulempe og en tilfældighed, der ikke kan gøres noget ved længere. Det er vi mange, der er rigtigt godt tilfredse med.

Videnskab.dk takker Andreas Stehr for det gode spørgsmål og kvitterer med en ’Spørg Videnskaben’ t-shirt. Vi takker også Freddy Bugge Christiansen for det gode svar.

Som altid vil vi gerne opfordre vores læsere til at undre sig over verden omkring dem og sende deres spørgsmål ind til os på redaktionen@videnskab.dk.