Sammenlignet med en sjimpanses testikler, er menns testikler et salig kaos. Hos menn dør tre fjerdedeler av alle sædceller, mens sjimpansen bare mister noen få i «produksjonsprosessen».
Forskergruppen har sett på hvilke gener som «skrus på» og får en effekt i cellene under sædproduksjonen hos mennesker og sjimpanser.
– Det er veldig viktig forskning. Det er grunnforskning som kan lære oss mer om hvorfor noen menn er infertile, forteller Eva Hoffmann, professor ved Københavns Universitet, som også forsker på reproduksjon.
En genetisk forklaring?
Vanligvis får hormonforstyrrende stoffer i miljøet skylden for at mange menn sliter med dårlig sædkvalitet. Men den nye studien tyder på at det også er en genetisk forklaring.
– Vi mennesker har allerede problemer med sædproduksjonen. Miljøfaktorene har kanskje kommet i tillegg, forteller professor Mikkel Heide Schierup fra Aarhus Universitet, som er en av forskerne som står bak studien.
Den nye studien gir en genetisk forklaring på menns dårlige sædkvalitet som kan supplere forklaringen om hormonforstyrrende stoffer.(Illustrasjonsfoto: Steffen Foerster / Shutterstock / NTB)
Helt ny teknikk
Studien i Nature er gjennomført av forskere fra blant annet Heidelberg Universitet, Aarhus Universitet og Rigshospitalet i Danmark. De har sammenlignet den såkalte «spermatogenesen» hos ti dyrearter og mennesket.
Spermatogenese betyr sædcelledannelse og er den prosessen i testiklene der stamceller utvikles til modne sædceller.
– Det er en veldig kompleks prosess, sier Schierup.
Det har først nylig blitt mulig fordi man har utviklet en teknikk for å undersøke gener på enkeltcelle-nivå, såkalt «Single-cell RNA Sequencing». Den teknikken har forskerne brukt til å undersøke hvordan titusenvis av gener reguleres gjennom hele prosessen. Man klarer med andre ord å ta enkeltceller og gjennomføre analyser av hvilke gener som er aktive.
Slik gjorde forskerne
I tillegg til mennesker og sjimpanser, har forskerne undersøkt testikler fra en rekke andre arter, blant annet pungdyr, nebbdyr og en fugleart.
Forskerne har fått adgang til menneskelig testikkelvev via partnerskap blant annet i Øresundsregionen, mens adgangen til testikkelvev fra aper har skjedd i samarbeid med blant annet Zoologisk Have i København.
En ny «single-cell RNA-Sequencing»-teknologi, der man analyserer enkelte cellekjerner fra testikkelvevet, har vært avgjørende for studien.
– Det er nytt. Det har man ikke sett før. Det er veldig imponerende, sier professor Eva Hoffmann.
Ved å analysere testiklene til elleve arter, inkludert menneske, har forskerne funnet en rekke gener som kan være involverte i genetiske konflikter og dermed i fertilitet.
Det er nemlig når sædcellene dannes at en stor del av genene blir uttrykt. Hvis den prosessen ikke er perfekt, gir det nedsatt fertilitet hos hannene.
Hos mennesker ser det ut til at prosessen er alt annet enn perfekt.
Forskerne mener at det skyldes at gener kjemper om å komme gjennom nåløyet til neste generasjon. Denne såkalte «meiotiske» kampen foregår ikke i samme grad hos for eksempel sjimpanser.
Tidligere har forskere lurt på om kampen hos mennesker særlig foregår mellom celler med X-kromosom og celler med Y-kromosom. I den nye studien har man for første gang identifisert gener som er «skrudd på» i henholdsvis X- og Y-sædcellen. Dermed vet forskerne mer om hva som faktisk foregår inne i «maskinen».
En maskin som kanskje har løpt løpsk, slik at den harde genetiske konkurransen om hvorvidt sædcellen skal bli jente eller en gutt, går ut over evnen til å produsere levedyktige sædceller.
– Det er en kamp som rammer fertiliteten vår, forteller professor Mikkel Heide Schierup.
Mer som gorilla
Alt sammen kan også forklares på en annen og mer fargerik måte: Sjimpansene har testikler på størrelse med knyttnever, mens gorillaer har testikler på størrelse med en liten valnøtt. Menneskers testikler ligger midt imellom.
Når sjimpansen har så store testikler, selv om spermatogenesen fungerer perfekt, henger det ifølge Mikkel Heide Schierup antagelig sammen med at sjimpansehunnene skifter partner oftere enn menneskehunner. Derfor må sjimpansens sædceller virkelig kjempe om å komme fram til egget.
Når menneskers testikler er mindre og har svakere sædproduksjon, skyldes det trolig at hunnene har færre partnere og konkurransen dermed ikke er like hard.
Og hos gorillaen som veier 300 kilo, men har en testikkel som er mindre enn en valnøtt? Ja, her er det nevene som tar kampen for hannen og sædcellene hans.
Annonse
– Vi mennesker er nok litt mer gorilla enn sjimpanse, mener professoren.
Ikke bare miljø
Professor Eva Hoffmann understreker at den nye studien ikke gir hele forklaringen på menns dårlige sædkvalitet, men bare er en brikke i puslespillet. Studien hjelper forskerne til å identifisere gener som kan være årsaken til menns dårlige sædkvalitet.
Med andre ord har menns dårlige sædkvalitet nå fått et genetisk aspekt som kan supplere den velkjente forklaringen om hormonforstyrrende stoffer.
– Studien kan på sikt bidra til mer kunnskap om hva som skal til for å snu den negative utviklingen, sier Mikkel Heide Schierup.
Hvorfor er testiklene som de er?
Hvorfor har testikler hos mennesker blitt en kaotisk slagmark mellom gener? Her kommer det evolusjonære aspektet av studien inn. For artsdannelse og fertilitet er to sider av samme mynt.
Forskerne har gått 180 millioner år tilbake i den evolusjonære utviklingen av testikkelen og spermatogenesen hos de 11 artene. Det som foregår i de tidlige stadiene av spermatogenesen, er veldig likt blant pattedyr, mens det har utviklet seg veldig forskjellig i de senere stadiene. Den såkalte «meiotiske» kampen mellom genene er mye større i menneske-testikler enn hos for eksempel sjimpanser.
– Spørsmålet er: Hvorfor har det blitt kaos for oss? Det har jo gått fint for mus og sjimpanser, forteller Mikkel Heide Schierup.
Det svaret kan ikke studien gi, men forskerne har likevel en teori: Årsaken kan være at det har vært et evolusjonært press på tvers av mannlige pattedyr for å garantere forplantning av eget avkom. Det har ført til en altfor rask utvikling av testikkelen, som nå skaper problemer for fertiliteten, særlig for menn.
Den sammenhengen gjelder kanskje også andre arter.
– 99,9 prosent av alle arter som har levd, er utdødd. For noen av dem er kanskje årsaken de samme problemene som vi mennesker sliter med, påpeker Schierup.
