Τα θηλυκά και τα αρσενικά διαφέρουν από πολλές απόψεις παρότι μοιράζονται το ίδιο περίπου γονιδίωμα. Η μόνη εξαίρεση είναι το αρσενικό χρωμόσωμα Υ. Συνήθως, τα αρσενικά των διαφόρων ειδών είναι µεγαλύτερα από τα θηλυκά και φέρουν εντυπωσιακά µορφολογικά χαρακτηριστικά, όπως φανταχτερά φτερά, µεγάλες ουρές και εντυπωσιακά χρώµατα. Για παράδειγµα, στους ουραγκοτάγκους, το αρσενικό είναι σχεδόν διπλάσιο σε µέγεθος από το θηλυκό,
Χρησιμοποιώντας τα σκαθάρια ως σύστημα μελέτης, μια νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Ουψάλα, που δημοσιεύuηκε στο Nature Ecology & Evolution, δείχνει ότι παρότι το χρωμόσωμα Υ περιέχει λίγα γονίδια, μπορεί να αλλάξει δραματικά το μέγεθος του αρσενικού σώματος και έτσι να διευκολύνει την εξέλιξη των διαφορών φύλου για αυτό το χαρακτηριστικό.
Ο φυλετικός διμορφισμός είναι η ανάπτυξη ευδιάκριτων διαφορών μεταξύ θηλυκών και αρσενικών ατόμων σε ένα είδος, όταν δηλαδή τα αρσενικά και τα θηλυκά ενός είδους παρουσιάζουν διαφορετικά χαρακτηριστικά (π.χ. στο μέγεθος, στο χρώμα κτλ.). Τα θηλυκά και τα αρσενικά διαφέρουν στη μορφολογία, τη φυσιολογία και τη συμπεριφορά τους. Το πώς εξελίσσονται τέτοιες διαφορές φύλου, γνωστές ως φυλετικός διμορφισμός, είναι ένα παζλ επειδή θηλυκά και αρσενικά μοιράζονται το ίδιο σύνολο γονιδίων και μια εξελικτική αλλαγή στο ένα φύλο θα πρέπει να προκαλέσει μια συσχετιζόμενη αλλαγή και στο άλλο φύλο, αποτρέποντας την εξέλιξη των φυλετικών διαφορών.
Η νέα μελέτη δείχνει ότι μικρές γενετικές διαφορές μεταξύ των δύο φύλων μπορούν να διευκολύνουν την εξέλιξη του φυλετικού διμορφισμού που αφορά το μέγεθος του σώματος μέσα σε λίγες μόνο γενιές.
“Τα πειράματά μας δείχνουν ότι τα αυτοσώματα καθώς και τα δύο φυλετικά χρωμοσώματα, το Χ και το Υ, μπορούν να φιλοξενήσουν γενετικές παραλλαγές σημαντικές για τον φυλετικό διμορφισμό, αλλά μόνο το χρωμόσωμα Υ μπορεί να αλλάξει τη φυλετική διαφορά που αφορά το μέγεθος, ακόμα και έως 30% στα σκαθάρια. Αυτό είναι αξιοσημείωτο επειδή στα σκαθάρια το χρωμόσωμα Υ περιέχει μόνο μια χούφτα γονίδια και αντιπροσωπεύει ένα πολύ μικρό κλάσμα του γονιδιώματος, όπως συμβαίνει και στους ανθρώπους. Πολλοί έχουν σκεφτεί ότι το Υ επηρεάζει μόνο τις πιο σημαντικές αναπαραγωγικές διαδικασίες στα αρσενικά, δηλαδή την παραγωγή σπέρματος αλλά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι το χρωμόσωμα Υ μπορεί να έχει ευρύτερο ρόλο από ό, τι εκτιμήθηκε προηγουμένως”, είπε ο Philipp Kaufmann, διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Οικολογίας και Γενετικής του Πανεπιστημίου της Ουψάλα και πρώτος συγγραφέας της μελέτης.
Η εξέλιξη του φυλετικού διμορφισμού δεν εξαρτάται μόνο από το πού βρίσκεται μια γενετική παραλλαγή στο γονιδίωμα, αλλά και από το πώς μπορεί να δράσει η φυσική και σεξουαλική επιλογή (φυλοεπιλογή) σε αυτό.
Με τη βοήθεια του εργαστηρίου, η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι ο διμορφισμός του μεγέθους των δύο φύλων μπορούσε να εξελιχθεί αλλά ότι όταν η επιλογή ενεργούσε μόνο στα θηλυκά, το κοινό τμήμα του γονιδιώματος προκάλεσε μια συσχετιζόμενη εξελικτική απάντηση στα αρσενικά, αποτρέποντας την εξάπλωση του διμορφισμού.
“Η πιο δραστική αλλαγή στον φυλετικό διμορφισμό, μια αύξηση κατά 50% μόνο σε δέκα γενιές, συνέβη όταν εφαρμόσαμε τη σεξουαλικά ανταγωνιστική επιλογή -ευνοώντας το αντίθετο μέγεθος σώματος στα δύο φύλα. Αυτό δείχνει ότι υπό το σωστό είδος επιλογής οι διαφορές φύλου μπορούν σαφώς να εξελίσσεται γρήγορα, ίσως πιο εύκολα από ό, τι πιστεύαμε”, είπε η Elina Immonen, Επίκουρη Καθηγήτρια στο Τμήμα Οικολογίας και Γενετικής του Πανεπιστημίου της Ουψάλα.
“Απομονώνοντας την επίδραση της παραλλαγής χρωμοσώματος Υ από το υπόλοιπο γονιδίωμα, δείξαμε πόσο μεγάλη είναι η επίδραση του χρωμοσώματος Υ, κάτι που δεν περιμέναμε να δούμε όταν ξεκινήσαμε την εργασία και αυτό μας βοήθησε να καταλάβουμε πώς εξελίχθηκε ο φυλετικός διμορφισμός σε αυτό το είδος. Η μελλοντική έρευνα θα μας πει περισσότερα σχετικά με το πώς μπορεί το χρωμόσωμα Υ να έχει τόσο μεγάλη επίδραση στα αρσενικά και πόσο γενικός είναι ο ρόλος του στην εξέλιξη των φυλετικών διαφορών μεταξύ των ειδών”, είπε η Immonen.
Θηλυκός και αρσενικός (πιο χρωματιστός) φασιανός
Στη μελέτη τους, οι ερευνητές χαρακτήρισαν τη γενετική αρχιτεκτονική του μεγέθους του σώματος σε αρσενικά και θηλυκά, δημιουργώντας ένα μεγάλο γενεαλογικό είδος με πάνω από 8.000 σκαθάρια (Callosobruchus maculatus).
Αυτό το γενεαλογικό δέντρο πολλών γενεών χρησιμοποιήθηκε για τον ποσοτικό προσδιορισμό της γενετικής διακύμανσης του αυτοσωμικού και του φυλετικού χρωμοσώματος σε σχέση με το μέγεθος του σώματος. Η χρήση τεχνητής επιλογής επέτρεψε τον έλεγχο του πώς διαφορετικές μορφές επιλογής επηρεάζουν την εξέλιξη του διμορφισμού σχετικά με το μέγεθος του σώματος και περιλάμβανε την επιλογή που ενεργεί μόνο σε αρσενικά, μόνο σε θηλυκά ή ανταγωνιστικά (προς τις αντίθετες κατευθύνσεις). Η ερευνητική ομάδα δημιούργησε επίσης σκαθάρια που είναι πανομοιότυπα δίδυμα μεταξύ τους, εκτός από το χρωμόσωμα Υ. Τα πειράματα έδειξαν ξεκάθαρα ότι το χρωμόσωμα Υ παίζει σημαντικό ρόλο στον προσδιορισμό της απόκρισης των αρσενικών σε σχέση με την εξέλιξη του μεγέθους.
