Når frøbiller av arten Callosobruchus maculatus formerer seg, sprøyter hannen vanvittige mengder sperm inn i hunnen. Hunnen parer seg nemlig med mange hanner, så konkurransen mellom hannene foregår for det meste på spermnivå.
Når frøbiller av arten Callosobruchus maculatus formerer seg, sprøyter hannen vanvittige mengder sperm inn i hunnen. Hunnen parer seg nemlig med mange hanner, så konkurransen mellom hannene foregår for det meste på spermnivå.

Hva skjer med en art når det blir viktigere å formere seg enn å overleve?

Svenske forskere har tuklet med hvordan frøbiller fikk pare seg. Forsøket viste at når konkurransen mellom hannene blir for sterk, får etterkommerne deres flere mutasjoner.

Publisert

Det gjelder både påfugler, tiur og elg. De har utviklet trekk som hverken beskytter dem mot naturlige fiender eller hjelper dem å skaffe seg mat.

Halepryden og geviret til hanndyrene har ingen annen funksjon enn å vinne i kampen om å få pare seg med hunndyrene.

Det samme gjelder frøbillen Callosobruchus maculatus. Disse skadedyrene, som legger egg på belgfrukter, er favoritter blant mange forskere. De er nemlig lette å holde i live på laboratoriet og formerer seg fort. Og billehannene må konkurrere intenst for å få muligheten til å bli far.

Nå har svenske forskere undersøkt hva som skjer hvis de tukler med den naturlige paringen til disse frøbillene. Mens noen biller måtte konkurrere om hvem som fikk pare seg, ble andre tvunget til å være monogame.

Studien kan være med på å forklare hva som er fordelen med seksuell seleksjon. Men også hva som er ulempen.

Monstrøs penis

I de naturlige omgivelsene sine legger frøbillehunner av denne spesielle arten egg på belgfrukter. Larvene som klekkes ut spiser av frøene inni belgfrukten til de har næring nok til å forpuppe seg og gjennomgå den ultimate forvandlingen til biller.

Når frøbillene kommer ut av puppene sine, trenger de hverken mat eller drikke. Da er det bare én ting som gjelder, sier Lisa Fagerli Lunde. Hun er insektforsker ved NMBU − Norges miljø- og biovitenskapelige universitet.

Hannene jager etter hunnene for å formere seg. Og når frøbillehannene får napp er det ikke en særlig hyggelig opplevelse for hunnbillene, forteller forskeren. Tuppen er nemlig full av pigger som skader hunnbillen under paringen.

Penisen til frøbillenhanner av arten Callosobruchus maculatus er dekket med pigger. Samleie kan derfor skade hunnbillen.
Penisen til frøbillenhanner av arten Callosobruchus maculatus er dekket med pigger. Samleie kan derfor skade hunnbillen.

− Man regner med at det er på grunn av den seksuelle seleksjonen at disse hannene har en monstrøs penis som ser ut som en sånn morgenstjerne − et våpen fra middelalderen med pigger på, sier Lunde.

Lisa Fagerli Lunde tar dokorgrad ved NMBU.
Lisa Fagerli Lunde tar dokorgrad ved NMBU.

I tillegg er så mye som fem prosent av kroppsvekten til disse frøbillene sperm, ifølge insektforskeren. Hos mennesket ville det betydd at en mann på 100 kilo til enhver tid skulle drasset med seg fem melkekartonger med sperm.

Det er en fordel for hannbillene å ha mye sperm fordi konkurransen om å bli far hovedsakelig foregår inni billehunnen.

Paradoksal evolusjon

Resultatet er at det bare er frøbillehannene med mest og best sperm som får sende genene sine videre til neste generasjon.

Og dette er et paradoks med seksuell seleksjon. Biologene kaller det leikparadokset, oppkalt etter leiken som blant annet tiur har for å konkurrere om hvem som får pare seg.

For hvis det er veldig sterk konkurranse mellom hannene i en art, blir resultatet at det bare er noen få hannindivider som får mulighet til å spre genene sine. Hannene som vinner konkurransen får pare seg med mange hunner. Mens andre ikke får formere seg i det hele tatt.

I teorien kan sterk seksuell seleksjon føre til mindre genetisk variasjon i en art. For hvis det bare er noen få hanner som får spre genene sine, vil jo dyrene bli likere og likere genetisk. Det kan i teorien føre til at en art blir veldig sårbar for endringer i miljøet.

Den harde spermkonkurransen til disse frøbillene kan altså i teorien være ødeleggende for arten.

Men de svenske forskerne har vist at dette ikke stemmer.

Flere mutasjoner i spermen

Forskerne fant nemlig at etterkommerne til billene som måtte konkurrere med hverandre har flere mutasjoner i DNA-et sitt.

Dette stemmer overens med tidligere teorier og kan være med på å forklare hvordan arten kan holde den genetiske variasjonen ved like.

Arild Johnsen forsker på seksuell seleksjon ved Naturhistorisk museum ved Universitetet i Oslo. Han minner om at også arter som ikke har kjønn har en evolusjon. Og det skyldes hovedsakelig mutasjoner.

− Mutasjoner er en av de viktigste kildene til genetisk variasjon og en forutsetning for at virus, bakterier og annet liv kan utvikle seg, sier evolusjonsbiologen.

Han trekker frem koronaviruset, som allerede har mutert mange ganger. Mutasjonene kan gi viruset nye egenskaper.

For billene kan mutasjonene i spermen sikre at den genetiske variasjon i arten blir opprettholdt – til tross for at bare noen få hanner får spre genene sine.

Den svenske studien gir ikke forklaring på hvordan mutasjonene oppstår. Men forskerne viser at hannbillene som måtte konkurrere produserer mer sperm enn billene som måtte være monogame.

Og mutasjoner kan oppstå når sperm bli laget inni kroppen.

For å produsere sperm må nemlig mange celler dele seg på en helt spesiell måte. Kjønnsceller skal jo tross alt bare inneholde halvparten av kromosomene til vanlige celler. I denne prosessen kan det fort oppstå større eller mindre kromosomfeil.

Færre mutasjoner på sikt

Men mange mutasjoner kan også være skadelig for arten. I verste fall kan de gi alvorlige feil hos barn og barnebarn. Som gjør at de ikke overlever lenge nok til å formere seg.

Likevel viser forsøket til de svenske forskerne at biller som må konkurrere om å pare seg i mange generasjoner på rad, klarer seg bra.

Eksperimentene tyder på at de som vinner konkurransen, er de som har gode gener og klarer å rette opp i feil i DNA-et sitt over tid, ifølge de svenske forskerne.

Billene som formerte seg ved hjelp av seksuell seleksjon over mange generasjoner, hadde nemlig færre mutasjoner enn billene som ble satt sammen i par i mange generasjoner.

David Berger ved universitetet i Uppsala er en av forskerne bak studien. Han forteller i en pressemelding at billene på sikt får bedre genhelse av den sterke konkurransen mellom spermen til hannene.

− Selv om den direkte effekten av spermkonkurransen er å øke antallet nye mutasjoner hos avkommene, kan den langsiktige effekten av seksuell seleksjon paradoksalt nok lede til lavere mutasjonshastighet, sier Berger.

Ikke direkte mål av mutasjoner

Arild Johnsen forsker ikke på biller selv, men på seksuell seleksjon i fugler. Han sier at leikparadokset er noe evolusjonsbiologer har brynet seg på lenge.

Arild Johnsen, forsker ved Naturhistorisk museum.
Arild Johnsen, forsker ved Naturhistorisk museum.

Den nye billestudien er interessant, sier Johnsen. Samtidig savner han tydeligere svar på hva som egentlig skjer med disse billene.

De svenske forskerne måler nemlig ikke selve DNA-et til billene for å finne ut hvor mange mutasjoner de har. Istedenfor utsetter de billene for stråling og ser hvor godt de klarer å formere seg etterpå.

Stråling gir mutasjoner i DNA-et. Så tanken bak er at de som har mange mutasjoner fra før av, vil tåle strålingen dårligere, skriver de svenske forskerne i studien.

− Det er synd at de ikke kunne måle mutasjoner mer direkte med genetisk analyse. Metoden deres holder, for mest sannsynlig har det med mutasjoner å gjøre. Men jeg skulle gjerne sett det med et mer direkte mål, sier Johnsen.

Darwin ble kvalm av påfugler

Samtidig presiserer Johnsen at seksuell seleksjon hverken er noe nytt eller motstridende til klassisk evolusjonsteori.

Mange av oss forbinder nok evolusjonsteorien med «survival of the fittest». Altså naturlig seleksjon. Som skoleeksempelet om møllene i Storbritannia som gikk fra å være hvite til svarte under den industrielle revolusjonen. Å være svart var en fordel for møllene fordi bjørketrærne de pleide å gjemme seg for fugler på, hadde blitt dekket av sot.

I starten av karrieren slet også Darwin med å forklare hvorfor noen arter hadde egenskaper som ikke hjalp dem med å overleve, ifølge Johnsen.

− Darwin skrev i et brev at han ble kvalm hver gang han så en påfugls hale. Ikke fordi han ikke likte den, men fordi han ikke klarte å forklare den, sier Johnsen.

Men senere presenterte han teorier om seksuell seleksjon som fortsatt holder vann i dag, ifølge Johnsen.

− Evolusjonen handler ikke bare om «survival of the fittest», men også «reproduction of the fittest», sier Johnsen.

Det er frøbillene Callosobruchus maculatus et godt eksempel på.

Referanse

Julian Baur og David Berger: Experimental evidence for effects of sexual selection on condition-dependent mutation rates, Nature Ecology & Evolution, https://doi.org/10.1038/s41559-020-1140-7