Mand eller kvinde? Forskere opdager den genetiske mekanisme, der bestemmer kønsudviklingen hos sommerfugle

Forskere fra Biology Centre, Czech Academy of Sciences, har i samarbejde med University of Liverpool fundet den genetiske mekanisme, der bestemmer, om individer af sommerfuglearten Bicyclus anynana bliver han- eller hunkøn.

De opdagede også, at hvis individer med den samme variant af det kønsbestemmende gen parrer sig, vil embryonerne ikke overleve. Dette kan have kritiske konsekvenser i små sommerfuglepopulationer med lav genetisk variation, hvor parring finder sted mellem beslægtede individer.

Det er første gang, at forskere har beskrevet denne mekanisme hos sommerfugle, og overraskende nok ligner den en lignende mekanisme hos honningbier. Opdagelsen er publiceret i tidsskriftet Science Advances .

Den skelende buskbrune Bicyclus anynana er hjemmehørende på det afrikanske kontinent. Det bruges ofte til genetisk forskning, delvist på grund af dets evne til at formere sig hurtigt og yngle relativt let under laboratorieforhold, desuden er hele dets genom allerede blevet sekventeret.

Som afsløret af entomologer ledet af Arjen Van't Hof fra Biology Center CAS og et internationalt team af samarbejdspartnere, reguleres køn af denne sommerfugl af forskellige kombinationer af varianter af et gen kaldet Masculinizer. En enkelt variant fører til kvindelig udvikling og to forskellige varianter resulterer i mandlig udvikling.

Sommerfuglene dør som embryoner, når to identiske varianter af Masculinizer kombineres, men dette er meget ualmindeligt i naturlige populationer, fordi der blev fundet et stort antal forskellige varianter. Chancen for at have to identiske varianter, der resulterer i embryonal død, bliver meget højere i stærkt faldende populationer med reduceret genetisk variation forårsaget af indavl.

Mange sommerfuglearter er stærkt i tilbagegang, og hvis andre arter har samme mekanisme som Bicyclus anynana, kan det få alvorlige konsekvenser for kritisk truede arter.

Denne kønsbestemmelsesmekanisme er den første, der findes i sommerfugle og ligner overraskende den hos honningbier, der tilhører en anden insektgruppe, mere end silkeormen, der tilhører den samme insektorden. Den samme mekanisme udviklede sig uafhængigt i Bicyclus anynana og honningbier, hvilket gør den til et klart eksempel på konvergent evolution.

Afdækkede genetiske mekanismer, der bestemmer køn

Udvikling i to forskellige køn er blandt de mest betydningsfulde biologiske træk, men på trods af vigtigheden er de underliggende genetiske mekanismer ikke afdækket hos de fleste arter. Hovedårsagen til, at så meget stadig er ukendt, er, at mekanismerne er ekstremt forskellige.

Lepidoptera, en stor insektgruppe bestående af sommerfugle og møl, har W- og Z-kønskromosomer i stedet for X og Y. Hunnerne har normalt et W- og et Z-kromosom, og hannerne har to Z-kromosomer. Køn bestemmes af W-kromosomet hos nogle arter, men der er også arter, hvor hunnerne ikke har et W-kromosom.

"Disse arter har forskellige kønsbestemmende mekanismer, som ikke er kendt endnu. Den mekanisme, vi opdagede i Bicyclus anynana, er meget forskellig fra den W-kromosomafhængige mekanisme, der blev opdaget tidligere i silkeormen Bombyx mori," siger forskerne.

Flere oplysninger: Arjen van't Hof et al., Zygositetsbaseret kønsbestemmelse hos en sommerfugl driver hypervariabilitet af Masculinizer, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj6979. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6979

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Biology Center of the Czech Academy of Sciences