Ornitologisk kjønnsforskning

Folk flest reflekterer neppe så mye over hvorfor det finnes kjønn og hvorfor det forekommer så mange reproduktive strategier i naturen. Kjønn tas som en selvfølge. Men i biologien er evolusjonen av kjønn og kjønnsroller et helt grunnleggende problem som fremdeles er dårlig forstått. Men en ting er hevet over tvil; kjønn og evolusjon henger nøye sammen. Hvis ikke kjønn hadde oppstått for over en milliard år siden, hadde nok livet på jorda fortsatt vært svært artsfattig og lite avansert.

Trolig er parasitter og sykdommer en viktig faktor som forklarer hvorfor kjønnet formering er så evolusjonsmessig vellykket i forhold til ukjønnet formering. Det er fordi kjønnet formering medfører en blanding av gener og gir stadig nye genkombinasjoner som gjør det vanskelig for sykdomsorganismer å tilpasse seg en bestemt vertstype. På samme måte kan man tenke seg at arter som er mer utsatt for sykdommer og parasitter kan utvikle en større kresenhet i valget av seksualpartner, fordi kombinasjonen av gener fra de to foreldrene kan være avgjørende for hvor godt immunforsvar avkommet får.

Partnervalg er en av de kraftigste evolusjonære mekanismer vi kjenner til og fører til rask differensiering av arter. Charles Darwin utviklet den klassiske teorien om evolusjon gjennom seksuell seleksjon. Påfuglens prangende hale eller paradisfuglenes fjærpryd er eksempler på hvordan hunnenes sans for estetikk i partnervalget kan drive fram ekstravagante trekk hos hannene. Effekten skapes gjennom arv, både ved at sønnene arver de sexy egenskapene fra far og døtrene arver smaken fra mor, men også ved at avkom av begge kjønn blir bærere av gener for både de hannlige trekkene og de hunnlige preferansene.

Darwin brukte også foredling av husdyrraser, som f. eks. høns og duer, som illustrasjon på hvordan en målstyrt matching av individer i reproduksjonen raskt kan føre til evolusjonære forandringer. Husdyrforedling er i prinsippet det samme som evolusjon gjennom seksuell seleksjon, bare med den forskjell at det er menneskehjernen, ikke hunnene som foretar partnervalget.

I løpet av de to-tre siste tiårene har evolusjonsbiologien grundig testet og konfirmert Darwins teori om evolusjon gjennom partnervalg. Men samtidig har man ofte observert at hunner av samme art kan ha forskjellig smak og velge ulike partnere, men dog etter helt bestemte mønstre. Da er det gjerne snakk om egenskaper som er bestemmende for avkommets levedyktighet og hvor det ikke fars gener alene, men kombinasjonen av gener fra mor og far som er avgjørende. Det kan enten være viktig å unngå paring med en nær slektning for å forhindre skadelige innavlseffekter eller å velge en partner med andre immungener enn det hunnen selv har, slik at avkommet vil få et bredt immunforsvar. 

I vår forskningsgruppe prøver vi å forstå hvorfor fugler som hekker i faste parforhold oppviser så stor variasjon i hvor ofte de får unger «utenfor ekteskap». Hos arter som løvsanger, låvesvale og blåstrupe har i gjennomsnitt hver tredje unge en annen biologisk far enn den hannen som mater dem i reiret. Hos andre arter derimot, som for eksempel fossekall, dompap og grankorsnebb, er seksuelt utroskap fraværende, og så godt som 100 % av ungene er rettmessig avkom av de to foreldrene.

Disse undersøkelsene er basert på DNA-basert farskapstesting ved hjelp av blodprøver fra en rekke ungekull og deres foreldre. Metoden er arbeidskrevende, både i felt og i laboratoriet og lar seg i praksis utføre på et ganske begrenset antall viltlevende arter. I dag kan vi få gode estimater på frekvensen av seksuell promiskuitet hos de fleste arter ved å ta sædprøver av 10 hanner i en bestand og måle variasjonen i deres gjennomsnittlige spermielengder under mikroskop.

Det er nemlig en enkel proporsjonal sammenheng mellom graden av seksuell promiskuitet og variasjonen i hannenes spermielengder. Hos strengt monogame arter varierer spermielengdene rundt 5 – 10 %, mens hos de mest promiskuøse artene er variasjonen redusert til ned mot 1 % av spermielengden. Den enkle forklaringen er at mer spermiekonkurranse øker den reproduktive suksessen til hanner med en optimal spermielengde mens avvikende spermielengder selekteres vekk. Per i dag har Naturhistorisk museum en samling av bortimot 9000 spermieprøver fra over 400 fuglearter fra hele verden, og vi kan estimere en robust promiskuitetsindeks for mer enn 100 fuglearter. Samlingen utgjør en solid basis for å kunne gjøre kvantitative, sammenlignende studier av både spermieevolusjon og reproduksjonssystemer over et bredt spekter av fuglearter.

Grunnen til at monogame fugler varierer så mye i antall sex-partnere har vært gjenstand for mye spekulasjon men dessverre ofte med dårlig empirisk støtte. Vi har nylig dokumentert en sammenheng mellom seksuell promiskuitet og immungener hos arter i troste- og fluesnapperfamilien. Promiskuøse arter har et større repertoar av immungener enn dem som er mer monogame. Kan forklaringen være at promiskuøse arter er mer utsatt for parasitter og sykdommer og bruker sex med flere partnere for å kunne velge ut spermier med de mest kompatible immungenene?

Det er flere observasjoner som støtter en slik hypotese. For det første er det et mønster at fugler som lever av animalsk føde er mer promiskuøse enn arter som utelukkende er vegetarianere. Insekter, mark og snegler er ofte mellomverter for en rekke innvollsparasitter hos fugl, mens frø og bær i liten grad er bærere av parasitter og sykdommer.

For det andre har flere studier dokumentert at i ungekull med blandet farskap har «uekte» unger et bedre immunforsvar enn sine halvsøsken. Det tyder på at hunner oppnår en genetisk gevinst i form av mer levedyktig avkom gjennom seksuelle sidesprang fordi oppvekstmiljøet og genene fra mor er likt for alle ungene i kullet; det er kun gener fra far som er forskjellig.

For det tredje er det godt dokumentert has andre dyregrupper, bla. fisk og pattedyr (inkludert Homo sapiens), at immungener kan spille en rolle i partnervalget. Her er partnervalget basert på kroppslukt som er individuell og bestemt av immungenenes sammensetning. Det er imidlertid lite sannsynlig at partnervalget hos de fugleartene vi studerer er luktbasert, fordi luktesansen antas å være dårlig utviklet hos de fleste grupper av fugl.

En mulighet er at utvelgelsen av spermier for befruktning skjer i hunnenes kjønnskanal, enten gjennom en immunologisk filtrering av spermier som slipper fram til egget eller ved at selve eggmembranen har en silingsmekanisme som kan skille mellom spermier fra ulike hanner. Vi vet at en rekke proteiner er involvert i sperm-egg interaksjoner, og at enkelte av disse også har en immunologisk funksjon. Det er derfor en teoretisk mulighet for at fugler har en partnervalgsmekanisme på kjønnscellenivå som kan forklare hvordan de er i stand til å velge immunkompatible fedre til sine unger.

I eksisterende og fremtidige forskningsprosjekter ved Naturhistorisk museum vil vi forsøke å teste denne hypotesen om «kryptisk hunnvalg» ved å kartlegge immungenenes variasjon på en rekke fuglearter og undersøke om disse genene koder for proteiner som også uttrykkes på spermiene. Vi vil også fortsette kartleggingen av promiskuitet og spermievariasjon hos verdens fuglearter for å få en økt forståelse av variasjonen i forplantningssystemer og hvilke økologiske og helsemessige faktorer som kan ligge bak.

Vår forskning har i flere omganger fått fri prosjektstøtte fra Forskningsrådet og vi håper å kunne konkurrere om disse midlene også i årene fremover. Forskningen er først og fremst drevet av nysgjerrighet om grunnleggende spørsmål i biologien, noe som har en egenverdi for vitenskapen. Men vi ser ikke bort fra at slik kunnskap også kan være viktig for forståelsen av menneskets biologi. Tross alt er også vi en dyreart med to kjønn, som er formet gjennom generasjoner med partnervalg og utvikling av et immunforsvar som sikrer vår helse. Vi bør heller ikke utelukke at genetiske faktorer påvirker våre seksuelle drifter og lyster mer enn vi aner.

Denne artikkelen er også publisert i Klassekampen 22. juli 2014.