Fuglenes sædceller konkurrerer i et evig race

Variasjonen i spermiene er mindre hos utro fuglearter. Forklaringen er den knallharde spermie-konkurransen når flere hanner parer seg med samme hunn.

Publisert
Dompapen er en av mest trofaste fugleartene vi kjenner til. Da trenger ikke hannene konkurransedyktige spermier så lenge de er i stand til å befrukte eggene. (Foto: Steinar Myhr/Samfoto)
Dompapen er en av mest trofaste fugleartene vi kjenner til. Da trenger ikke hannene konkurransedyktige spermier så lenge de er i stand til å befrukte eggene. (Foto: Steinar Myhr/Samfoto)

Forskerne på Naturhistorisk museum ved UiO er blant de første i verden  som begynte å analysere spermier for å lære mer om evolusjon og atferd  hos fugler.

– For å forstå utroskap hos arter, er det ikke nok å tolke DNA. Vi må også se på spermienes form og atferd, forteller professor Jan T. Lifjeld. 

–  Spermieforskning har åpnet en helt  ny verden for oss.

Han er atferdsøkolog og ble i sin tid lært opp ved Rettsmedisinsk institutt til å bruke DNA-profiler for å avgjøre hvem som er faren.

Et av spørsmålene han nå stiller seg, er om det er hunnen som velger hannen eller om det er egget som velger spermien.

Stadig nye rekorder. Lifjeld har funnet en klar sammenheng mellom utroskap og hvordan spermiene ser ut.

– Spermiene utsettes for en knallhard konkurranse. Variasjonen i formen og størrelsen til spermiene er mindre hos utro arter enn hos de artene der hunnen bare parer seg med én hann, sier Lifjeld

I dag svømmer de raskeste spermiene mot egget med en hastighet på nesten 0,2 millimeter i sekundet.

Takket være konkurransen blir spermiene enten lengre eller raskere. For å vinne må de stadig slå VM-rekorden.

– Vi lurer på hvorfor evolusjonen noen ganger frembringer lengre spermier og andre ganger spermier med høyere hastigheter, sier forskeren.

Lange spermier svømmer ikke fortere, men de inneholder mer energi, og de lever trolig lenger.

Variasjonen i spermienes lengde er størst hos dompap og fossekall.

– Disse fuglene er de mest trofaste fugleartene vi kjenner. Da trenger ikke hannene konkurransedyktige spermier så lenge de er i stand til å befrukte eggene.

Jan T. Lifjeld ved Naturhistorisk museum. Foto: Ola Sæther
Jan T. Lifjeld ved Naturhistorisk museum. Foto: Ola Sæther

Hos dompapen varierer spermielengden med nesten ti prosent. Spermievariasjonen hos løvsangere er bare 2,5 prosent, mens gransangeren, som er notorisk utro, bare har en spermievariasjon på én prosent.

Enorm spermiebank

Med Lifjeld i spissen har forskergruppen hans allerede samlet inn 9000 spermieprøver fra fugler. De lagres i formalin i museets spermiebank.

Forskerne tar også videomikroskopibilder av levende spermier, allerede ett minutt etter at fuglen er melket for sæd.

– Da kan vi se på hastigheten til spermiene og hvordan de beveger seg, forklarer Lars Erik Johannessen på Seksjon for konserverings- og forskningsteknikk ved NHM.

Spermiene er svært ulike fra art til art. Hos spurvefugler ser de ut som en tynn korketrekker. De spinner rundt sin lengdeakse og borer seg frem igjennom væsken.

Hos andre fugler ser spermiene mer ut som rumpetroll. De bukter seg frem ved å slå med halen.

Noen spermier har tykt hode. Andre ganger er hodet sylinderformet.

Forskerne har spesielt samlet inn spermier fra spurvefugler og har i dag spermieprøver fra 400 arter. Spurvefugler utgjør over halvparten av verdens fuglearter.

– Vi er den første fugleavdelingen ved et museum som bygger opp en spermiesamling. Vi får også tilsendt spermier fra ornitologer i utlandet. Denne samlingen skal bli min arv til museet, ønsker Lifjeld.

Løser mysterier

Professoren har allerede brukt spermieprøvene til å knuse en hypotese om at tropiske fugler er mer monogame enn fugler fra tempererte strøk.

– Det betyr at utroskap ikke har noe med temperaturforholdene å gjøre, sier forskeren.

Ornitologene lurer også på hvorfor noen arter er monogame, mens andre er promiskuøse.

– Nøkkelen er å forklare hvilke genetiske fordeler hunnene har av å pare seg med en eller flere hanner. Vi ser et mønster der behovet for et allsidig immunforsvar driver opp frekvensen på utroskap, sier han. 

– Det ser ut til at de artene som er mer utsatt for parasitter og sykdommer, også er mer promiskuøse.

Tilpasset hunnens anatomi

Spermiene utvikler seg i takt med endringene i hunnens kjønnskanal.

– Størrelsen på spermiene må tilpasse seg størrelsen på hunnens spermielager. Hunnen er nøkkelen. Vi må derfor forstå hunnens fysiologi og anatomi for å forstå variasjonen til spermier, sier Lifjeld.

Melissah Mary Rowe i gruppen Evolusjonær kjønnsforskning på NHM har fått sju millioner kroner av Forskningsrådet for å forske på bakterier i fuglenes sædvæske.

– Spermier må være beskyttet mot bakterier, og hunnen må være beskyttet mot fremmedlegemer i kjønnskanalen sin, sier hun.

– Spørsmålet er hva som ligger av farer i paringen og hvilket immunsystem hunnen har for å kunne forsvare seg mot eventuelle sykdomsorganismer. Spermiene må også kunne forsvare seg mot bakterieangrep. Denne forskningen er relevant for å kunne forstå veneriske sykdommer.

– Hva kan vi ellers lære av spermieforskning på fugler?

– Kunnskap om spermier er viktig for å forstå den store variasjonen i reproduksjonsstrategier, påpeker Lifjeld.

– Kjønnet formering er også viktig for å forstå livet på jorda og biologisk mangfold.

Han mener mange er opptatt av å skille mellom dyr og mennesker, men at vi må se på oss mennesker som et evolusjonært produkt.

– Dette perspektivet forsvinner lett om vi bare forsker på mennesker. Vi leter etter de generelle mønstrene i spermienes biologi. Denne forskningen har derfor også betydning for å forstå oss mennesker, avslutter han.