Forskere har længe vidst, at kvindens kønskromosom, X-kromosomet (se faktaboks), udvikler sig hurtigere end de andre kromosomer og har en særlig betydning for artdannelse.
Det store spørgsmål har dog været, hvorfor X-kromosomets evolution er speciel.
Nu har danske forskere sammenlignet X-kromosomerne blandt alle de store menneskeaber, og forskernes analyse har ledt til en ny teori om, at de mange mutationer skyldes, at X-kromosomet slås med Y-kromosomet om at komme ind i hannens sædceller.
Denne slåskamp har sat fart på evolutionen i X-kromosomet, hvilket gør det til den helt store drivkraft i udviklingen af nye arter.
»Det ser ud til, at der foregår en helt selvstændig evolutionær kamp mellem X-kromosomet og Y-kromosomet om at blive overført til sædcellerne. Denne kamp er ikke nødvendigvis god for os, men den kan forklare, hvorfor X-kromosomet er under stærkere naturlig selektion end resten af genomet,« fortæller Professor Mikkel Heide Schierup fra Center for Bioinformatik på Aarhus Universitet.
Det nye danske forskningsresultat er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift PNAS.
Studeret genomer fra 10 menneskeabearter
I det nye studie har forskerne studeret og sammenlignet helgenomsekvenser fra flere individer fra hver af de store menneskeaber.
Her kunne de se, at X-kromosomerne på tværs af alle arter havde forholdsvis mange nye mutationer under stærk naturlig selektion de samme steder i kromosomet.
Videre undersøgelse af genomerne viste, at disse mutationer specielt var til stede i områder i kromosomet, som kun var aktive i mandens testikler – altså under dannelsen af sædcellerne.
Derfor foreslår forskerne, at fordelen skulle findes her.
»De mange mutationer under selektion antyder en evolutionær kamp. Og da denne kamp finder sted i testiklerne, er vores teori, at det drejer sig om en kamp mellem kønskromosomerne om at få nogle genetiske fordele, der favoriserer, at de kommer ind i sædcellerne,« forklarer Mikkel Heide Schierup.
Mange gener snyder kroppen
\ Fakta
Mennesket har 46 kromosomer, der indeholder vores arvemasse og vores gener. De 44 kromosomer består af 22 par, mens de sidste to er kønskromosomerne X og Y. Hvis en person har to X-kromosomer, er det en pige, mens et X og et Y giver en dreng.
Når sædcellerne bliver dannet, lukker kroppens ellers ned for alle generne i både X-kromosomet og Y-kromosomet.
Det er blevet foreslået, at dette sker, for at der netop ikke skal være den store forskel på de to kønskromosomer, når de bliver puttet ind i sædcellerne.
Når kromosomerne er slukkede, har de ikke så meget selv at skulle have sagt om udvælgelsen.
Der er dog én måde, som kromosomerne alligevel kan påvirke udfaldet af udvælgelsen: Hvis der er mange næsten ens kopier af bestemte gener.
Kroppen kan ganske vist lukke ned for et eller flere eksemplarer af et gen, men hvis der er mange ens gener, får kroppen problemer, og så vil nogle af dem forblive tændt.
»Her er det interessant, at vi har fundet ud af, at den naturlige selektion foregår i områder i X-kromosomet, hvor der er mange gentangende gensekvenser. Det betyder, at disse områder formentlig er i stand til at give X-kromosomet en genetisk fordel,« forklarer Mikkel Heide Schierup.
X-kromosomet er dog ikke alene om at udvikle sig, for i samme tempo som X-kromosomet finder på nye tiltag til at blive favoriseret i sædcellerne, opfinder Y-kromosomet modtræk, der balancerer tingene.
Flest mutationer blandt gorillaer
Det er dog ikke alle menneskeaber, der har haft den samme mængde naturlig selektion i deres X-kromosomer, viser det nye studie.
Blandt andet har gorillaen tegn på mange mutationer under naturlig selektion, mens bonoboerne har få.
Dette kan ifølge Mikkel Schierup skyldes de forskellige menneskeabers parringsstrategi og størrelsen på deres testikler.
Hvis hunnerne ikke parrer sig med mange hanner, fordi hannerne allerede har kæmpet om retten til at parre sig med hunnerne forinden, kan det forstærke den evolutionære kamp blandt kønskromosomerne.
\ Fakta
I det nye studie har forskerne studeret helgenomsekvenser fra fire chimpansearter, to gorillaarter, to orangutangarter, bonoboer og mennesker.
Fordelen af at være de udvalgte kromosomer i hannens sæd giver nemlig store chancer for, at sæden ender op med at blive til en unge, der dermed viderefører de genetiske mutationer, som var opstået i X-kromosomet.
Hvis hunnerne derimod parrer sig med flere hanner, har hannerne store testikler indeholdende meget sæd. Dermed vil den enkelte hans sædcelle, og dermed også kønskromosomerne, have mindre chance for at blive videreført.
Det leder til en mindre kamp kønskromosomerne imellem.
»Blandt gorillaerne, hvor førerhannen ikke deler sine hunner, har gorillahannen små testikler, og der kan foregå en større kamp mellem kønskromosomerne, end der gør blandt bonoboerne, der deler hunnerne, og hvor hannerne har store testikler. Derfor ser vi flere mutationer under naturlig selektion i gorillaernes X-kromosomer, end vi gør i bonoboernes,« siger Mikkel Hedie Schierup.
X leder til nye arter
Et andet muligt perspektiv af det nye studie er forståelsen af artdannelse.
Da disse områder på X-kromosomet udvikler sig meget hurtigt, bør de ifølge Mikkel Schierup også være de første, der bliver inkompatible mellem to arter, når disse går hver sin vej evolutionært.
Et eksempel er neandertalerne, som var menneskets nærmeste slægtninge.
Forskere fandt for få år siden ud af, at mennesker og neandertalere havde fået børn sammen, og at moderne mennesker derfor har neandertaler-DNA i deres arvemasse.
Dette har kunnet lade sig gøre, da vores genomer generelt var kompatible med hinanden, dengang vores forfædre havde sex med neandertalerne.
»Vi har neandertaler-DNA alle mulige steder i vores genom, men bare ikke i de her regioner i X-kromosomet. Det peger på, at vores genomer ikke kunne forenes i de her områder, hvilket er det første skridt på vej mod en artdannelse. Det har store implikationer for vores forståelse af, hvorfor X-kromosomet er så vigtigt for artdannelse, og denne kamp mellem kønskromosomerne kan være mekanismen,« siger Mikkel Heide Schierup.
