Derfor har søhestehunner en penis - og sugerør som mund
Forskerne har lettet på motorhjelmen bag søhestens gener for at forstå den sjove fisks unikke form og adfærd. Dermed får forskerne et første indblik i, hvordan søhesten har fået sin hestehovedform, og hvordan den er blevet verdens bedste far.
Søhest genom kortlægning genetik DNA fisk

Søhesten er et af planetens eneste dyr, hvor det er hannerne, der bliver drægtige. Hvordan det er blevet sådan, har forskerne nu fået nyt indblik i. Her ses genomforskeren Byrappa Venkatesh, der har ledet studiet. (Foto: Byrappa Venkatesh) 

Søhesten er et af planetens eneste dyr, hvor det er hannerne, der bliver drægtige. Hvordan det er blevet sådan, har forskerne nu fået nyt indblik i. Her ses genomforskeren Byrappa Venkatesh, der har ledet studiet. (Foto: Byrappa Venkatesh) 

Det er ikke lige til at se, men søheste er faktisk ligeså meget fisk som f.eks. en hundestejle eller en zebrafisk - de er bare meget specialiserede.

Udover at have et hesteformet hoved, en lodret svømmestil og evnen til at slå krøller på sin gribehale er søheste berømte for at være verdens bedste fædre - som et af planetens eneste dyr er det hannerne, der bliver drægtige.

I et studie i det højt ansete videnskabelige tidsskift Nature offentliggør et internationalt forskerhold nu hele søhestens arvemateriale – genomet. Med andre ord løfter de ’motorhjelmen’ ind til generne bag alle særegenhederne.

»Søheste er så forskellige fra den typiske fisk, at man kan forvente gennemgribende forandringer på genomniveauet, og nu har vi så hele genomsekvensen og kan studere det,« siger genomforskeren Byrappa Venkatesh ved A*STAR Institute of Molecular and Cell Biology i Singapore, som har ledet forskningen.

Søhest genom kortlægning genetik DNA fisk

Søhestes unikke udseende og adfærd appellerer til forskere, videnskabelige redaktører såvel som menigmand. Eller som professor i evolutionsbiologi Tom Gilbert kort og godt pointerer: »Søheste er nogle ’sexede’ bæster.« (Foto: Shutterstock)

»Der er flere spændende pointer, og ikke mindst, at de nu finder gener udtrykt i rugepungen hos hanner, som peger på en sammenhæng mellem evolutionen af gener og tilpasning til at bære og ruge æggene, som er noget helt specielt for søheste hanner,« siger professor Trine Bilde. Hun har ikke været med i studiet, men forsker i seksuel selektion ved Institut for Bioscience - Genetik, økologi og evolution, Aarhus Universitet.

LÆS OGSÅ: Hjælp! Hvad i alverden er det for en mærkelig... fisk?

Søhesten har 23.500 gener - ligesom os

Søheste lever på koralrev, men er desværre så eftertragtet en spise i Asien, at mange arter er truede af overfiskeri. De kan dog købes hos nogle få fiskehandlere med en særlig licens, og hos en lokal fiskehanlder i Singapore købte Byrappa Venkatesh en håndfuld tigerhale-søheste (Hippocampus comes).

De endte i ’laboratorie-gryden’, men i stedet for at spise dem udvandt forskerne dyrenes DNA, som de sendte til eksperter i DNA-kortlægning ved BGI-Shenzen i Kina.

Her foregår genomkortlægning i dag nærmest på samlebånd, og kineserne returnerede søhestens arvemateriale i en meget høj kvalitet til nærmere analyse.

Fra DNA'et kunne forskerne se, at søhestene har ca. 23,500 gener - omtrent samme antal som os - og at næsten alle deres gener er kendte i den forstand, at en lignende (homolog) version allerede er kortlagt i en anden organisme.

LÆS OGSÅ: Overfiskeri bliver overdrevet

Søhesten har udviklet sig hurtigere end andre fisk

De karakteristiske forskelle kan både findes i nye stavemåder i generne, hvilket giver små funktionelle forandringer, og i store ændringer i antallet af bestemte geners antal eller reguleringen af hvor, hvornår og hvor meget et gen bruges.

Så selv om samme gener findes i mange organismer, er hvert genom som æltedej, der er formet til sit eget forskellige, unikke udtryk gennem evolutionen.

Søhest genom kortlægning genetik DNA fisk

Forskerne bag det nye studie kan se, at søhesten er en ’almindelig’ fisk, men har udviklet sig hurtigere end andre fisk. (Foto: Frank Schneidewind)

Hos søhestene har forskerne fundet flere interessante ting; bl.a. kunne de se, at søhestenes DNA ser ud til at have udviklet sig meget hurtigt sammenlignet med andre fisk. Det udledte forskerne ved at sammenligne, hvordan proteiner har udviklet sig i forskellige fiskelinjer.

De kunne se, at både DNA'et og den proteinsekvens, som DNA'et oversættes til, havde flere forandringer hos søheste end hos andre fisk.

Den konklusion stemmer i sig selv godt overens med et billede af, at søhesten er en ’almindelig’ fisk, som over de sidste ca. 100 millioner år har udviklet sit meget specialiserede udseende og sin særegne adfærd, mens andre fisk til sammenligning har stået mere stille.

LÆS OGSÅ: Danske forskere bag verdens største genom-projekt

Tab af gener kan bidrage til nye træk

Under den genetiske motorhjelm fandt forskerne også større ændringer med flere genfamilier, som er udvidet, mens andre er gået tabt, hvilket kan forklare flere af søhestenes særheder nærmere.

Selv om det måske ikke lyder logisk, at tabet af gener kan bidrage til nye, evolutionære opfindelser, er det faktisk en ret almindelig mekanisme. Vores store hjerner kunne f.eks. ikke være udviklet uden først at give køb på et kraftigt tyggeapparat, som krævede store muskelfæstninger på hjerneskallen.

For intet er som bekendt gratis - heller ikke i biologien -  og ved at give slip på ét træk, lettes typisk nogle bånd, hvormed der kan skabes rum for noget andet i stedet.

LÆS OGSÅ: Sådan fik vi vores tænder og knogler

Søhest genom kortlægning genetik DNA fisk

Ved at give slip på ét træk, skabes rum for noget andet i stedet. Fugle har eksempelvis givet køb på dem og fået et næb, der ikke tynger under flyvning. Og søheste har heller ikke haft brug for tænder. (Foto: Shutterstock)

Tænder og næse erstattet af sugerør

Tænder er et velkendt eksempel på et træk, der er gået tabt mange gange i livets historie - fugle har givet køb på dem og fået et næb, der ikke tynger under flyvning, myreslugere har mistet tænderne og udviklet en meget lang tunge, specialiseret til at fiske myrer og termitter. Andre eksempler er bardehvaler, skildpadder - og søheste.

Søhestens kæber er smeltet sammen til en lang sugerørs-lignende mund, som med lynets hast kan suge små byttedyr som vandlopper indenbords.

LÆS OGSÅ: Derfor har søhestens hoved form som en hests

Det sjove er, at forskerne nu har set lidt af baggrunden for, hvordan søhestens sjove mund har udviklet sig.

Søhestene har mistet flere gener i SSCP-familien (Secretory calcium-binding phosphoprotein), som står for dannelsen af mineralsk væv som knogler og tænder, og som sandsynligvis har spillet en afgørende rolle i udviklingen af søhestenes karakteristiske hovedform.

Søhestene har også mistet de fleste gener, som spiller en rolle for lugtesansen.

»Vi tror, tabet af lugte-generne hænger sammen med, at koralrev er rige på mad, så de har ikke brug for at rejse langt for at opspore bytte,« siger Byrappa Venkatesh.

Det sjove er, at forskerne nu har set lidt af baggrunden for, hvordan søhestens sjove mund har udviklet sig.

Har efterprøvet konklusionen i eksperimenter

Det er selvfølgelig spekulationer, men forskerne har også gjort sig den ekstra ulejlighed at efterprøve deres resultater fra gen-fundene.

»Det nydelige ved det her studie er, at de er gået skridtet videre end sekventering og de bioinformatiske analyser og har lavet knock-out eksperimenter, hvor de har fjernet et gen,« siger Tom Gilbert, professor i evolutionsbiologi Tom Gilbert ved Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet.

»Det er afgørende, for ved at ændre genet i en model-organisme kan de bevise, at de gener, man let kan finde frem til med bioinformatik, rent faktisk spiller en rolle.«

LÆS OGSÅ: Kortlægning af gener sker hurtigere end nogensinde

Bugfinnerne er forsvundet med et gen

Byrappa Venkatesh og kollegerne har fundet, at et gen kaldet tbx4 mangler hos søhestene. Hos søheste er manglen på de to bugfinner endnu et af de karakteristiske, særlige træk. Og da de lukkede ned for det gen i den genetiske modelorganisme zebrafisk, viste det sig, at zebrafiskenes bugfinner helt forsvandt.

Bugfinner svarer til baglemmerne hos firbenede dyr og gør almindelige fisk i stand til hurtige manøvrer i vandet.

Den slags bevægelser er helt fremmed for søhestene, som nærmest flyder gennem vandet og gerne klamrer sig til planter og koraller med halen.

Måske er bugfinnerne blevet en ’forældet teknologi’ i søhestenes niche, og så er det selektive pres for at bevare dem forsvundet sammen med tbx4-genet.

»Forskerne har i bund og grund fundet årsagen til denne markante forandring,« siger Tom Gilbert.

Søhest genom kortlægning genetik DNA fisk

Søhesten har ingen bugfinner, som almindelige fisk manøvrerer med i vandet. I stedet flyder søhesten gennem vandet og bruger halen til at holde fast i planter og koraller. På billedet ses en tigerhale-søhest (Foto: Frank Schneidewind)

Fædrenes rugepung

Det måske mest særprægede aspekt ved søhestenes liv er, at de har byttet om på kønsrollerne: Hunnerne har en penis, der overfører æg til en rugepung på hannernes mave, hvor hannerne befrugter æggene med sæd og udruger ungerne.

Ægget kommer med en ’madpakke’, men det er ikke nok, og gennem kontakt til sit blod nærer faderen hele kuldet på 100-200 unger.

SE OGSÅ: Video: Se en han-søhest føde flere hundrede unger

Pointen er, at hos søheste er det ikke hunnerne men hannerne, der bærer den største investering i afkommet. Som Darwin allerede pegede på, giver en sådan ubalance omkring ansvarsbyrden helt forskellige evolutionære strategier for hanner og hunner - f.eks. at hanner normalt kæmper indbyrdes om retten til at parre sig.

Gener i hannens rugepung forklarer søhestenes omvendte adfærd

Det sjove er så, at man hos søheste ser præcist det modsatte billede, lige fra at sædcellerne, som hos resten af dyreriget er toptunede elitesvømmere, nærmest ikke kan bevæge sig, til at det er søhestehunnerne, som må dyste om hannerne.

Og hannerne vælger ikke bare de mest attråværdige blandt hunnerne, men dræber også aktivt æg af første kuld, hvis en bedre mage viser sig.

LÆS OGSÅ: Søheste-hanner er til store damer

De processer har forskerne også fået et nyt indblik i med genomet.

Søhest genom kortlægning genetik DNA fisk hanner gravide

Hos søheste er det hannerne, som bliver gravide, og bærer ungerne i en rugepung på maven. I rugepungen hos den vestatlantiske søhest har forskerne opdaget en sammenhæng mellem udvikling af genomet og den helt særlige graviditetsadfærd hos søheste. (Foto: Fra Youtube/Meagan Abele)

Her finder de nemlig, at søhestene har seksdoblet en familie af gener, der hos normale fisk spiller en rolle hos hunnerne ift. at klække æggene.

Hos søhestene kommer generne derimod til udtryk i hannens rugepung, og forskerne peger på, at det viser en sammenhæng mellem den måde, den genetiske dej er æltet, og søhestenes helt specielle adfærd.

Kan rekonstruere fælles forfader til alle hvirveldyr

For Byrappa Venkatesh og kolleger er forskningen i søhestens forunderlige biologi ved vejs ende med kortlægningen af genomet, så nu lader de andre om at fortsætte studierne.

»Der er stadig meget at lære. Det er kun begyndelsen, og vi håber, det kan hjælpe andre til at finde svar på de her ting,« siger Venkatesh.

For ham er søhestegenomet kun en del af et større genomprojekt, hvor han og kollegaerne allerede har kortlagt bl.a. kuglefisk og klumpfisk og nu er i fuld sving med andre fisk.

»Vi er interesserede i hvirveldyrenes oprindelse og håber at kortlægge en repræsentant for hver af de 60 ordener af fisk,« siger Byrappa Venkatesh.

»Fra alle de genomer kan vi rekonstruere, hvordan den fælles forfader til alle hvirveldyr så ud - hvor menneskets genom og alle andre hvirveldyrs genom begyndte, og hvordan vi har udviklet, tilpasset og specialiseret os.«

LÆS OGSÅ: Fortidsmenneskers DNA bringer os tættere på, hvad der gør mennesket unikt

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte, døde og vaccinationer i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med over en halv million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk