Könsbestämning: Definition, genetiska och miljömässiga mekanismer

Könsbestämning: Lär dig om genetiska och miljömässiga mekanismer, kromosomer, ärftlighet och hermafroditism — en tydlig guide till hur kön utvecklas hos djur och växter.

Könsbestämning är en utvecklingsprocess genom vilken en individs kön fastställs. Kön är en reproduktionsmetod som är utbredd bland levande varelser. Den kräver två individer av samma art.

Vanligtvis är könen åtskilda. Könet kan bestämmas på ett av två sätt:

• Genetiskt, genom gener och kromosomer som organismen ärver från sina föräldrar.
• Miljömässigt, genom att någon yttre aktör utlöser utvecklingen.

När båda könen förekommer hos samma individ är individen hermafrodit. Hermafrodita system finns hos vissa djur, till exempel sniglar, och hos de flesta blommande växter.

Genetiska mekanismer

Genetisk könsbestämning bygger på arv av specifika kromosomer eller genkombinationer som styr utvecklingen av könsorgan och sekundära könskarakteristika. Vanliga system är:

• XY-systemet – förekommer hos däggdjur (inklusive människor): hanar är vanligtvis XY och honor XX. Hos många däggdjur utlöser genen SRY på Y-kromosomen testikelutveckling.
• ZW-systemet – finns hos fåglar, vissa fiskar och reptiler: honor är ZW och hanar ZZ. Här har gener som DMRT1 ofta en viktig roll i hanlig utveckling.
• Haplodiploidi – hos bin, myror och vissa getingar: obefruktade ägg utvecklas till haploida hanar, befruktade ägg blir diploida honor. Kön bestäms alltså av genomfrekvensen (haploid/diploid).
• Polygena och kromosomala variationer – hos vissa arter styrs kön av flera gener spridda över flera kromosomer eller av olika kromosomkombinationer (t.ex. flerkromosomala system).

Genetiska system kan kompletteras av hormonella och epigenetiska mekanismer som finjusterar gonadutveckling och könskaraktärer. Hos människor förekommer också medicinska tillstånd där kromosomer, gener och hormonproduktion inte följer typiska mönster — ofta samlat under begreppet variationer i sexuell utveckling (tidigare kallat DSD).

Miljömässiga mekanismer

Hos många arter bestämmer inte enbart arv utan också miljöfaktorer vilket kön som utvecklas. Exempel:

• Temperaturberoende könsbestämning (TSD) – vanligt hos många sköldpaddsarter, vissa ödlor och krokodiler. Temperaturen under ett kritiskt utvecklingsstadium avgör om gonaderna blir testiklar eller äggstockar.
• Social kontroll – hos vissa fiskar (t.ex. clownfisk, vakfiskar) påverkar social status könet: om en dominant individ försvinner kan en annan individ byta kön (se sekventiell hermafroditism nedan).
• Kemiska och fysiologiska faktorer – hormonella signaler, pH, populationstäthet och näringstillgång kan påverka könsutveckling i vissa insekter och andra djur.

Hermafroditism och blandade system

Hermafroditism innebär att en individ kan ha både manliga och kvinnliga reproduktionsorgan. Formen kan vara:

• Simultant hermafrodit – individen har samtidigt både funktionella ovarier och testiklar (t.ex. många mark- och havslevande sniglar, daggmaskar). Detta möjliggör flexibel parning.
• Sekventiellt hermafrodit – individen byter kön under livet. Två vanliga former:
• Protandri – först hane, sedan byter till hona (t.ex. clownfisk).
• Protogyni – först hona, sedan byter till hane (t.ex. vissa labridfiskar, som wrasse).

Det finns också arter där genetiska och miljömässiga system samexisterar eller där könsutvecklingen är plastisk och kan förändras beroende på omständigheter.

Utveckling och molekylära mekanismer

Könsbestämning är en del av det vidare utvecklingsprogrammet som leder från befruktat ägg till vuxen individ. Centralt i denna process är samspelet mellan:

• Genuttryck – vissa gener aktiveras eller tystas och styr gonadbildning.
• Hormoner – androgener och östrogener påverkar differentiering av könskaraktärer och beteenden.
• Signalmekanismer och epigenetik – miljöpåverkan kan förändra geners uttryck utan att ändra DNA-sekvensen, vilket ger plastiska svar.

Dessa faktorer bestämmer både gonadiskt kön (testiklar/äggstockar) och det som ibland kallas fenotypiskt kön (könsorgan, sekundära karaktärer, beteende).

Evolutionära och ekologiska aspekter

Könsbestämningssystem har utvecklats i många riktningar beroende på ekologiska fördelar. Exempel på evolutionära drivkrafter:

• Optimering av könsfördelning i populationer för maximal reproduktiv framgång.
• Anpassning till miljövariation — t.ex. när temperaturstyrd könsbestämning ger fördelar i stabila klimat men kan bli känsligt vid klimatförändringar.
• Social struktur och parningssystem som favoriserar sekventiell hermafroditism eller andra flexibla strategier.

Klimatförändringar och mänsklig påverkan kan rubba känsliga system (t.ex. TSD) och påverka bevarandestatus för vissa arter.

Skillnaden mellan biologiskt kön och socialt kön

Det är viktigt att skilja på biologiskt kön (sex) — de biologiska och fysiologiska egenskaper som påverkar reproduktion — och socialt kön (gender), som är kulturellt och socialt bestämt. Den här artikeln fokuserar på biologiska mekanismer, men i mänskliga sammanhang har begreppen olika betydelse och betydelse för identitet och rättigheter.

Sammanfattning

Könsbestämning är en mångfacetterad process som kan styras av gener, kromosomer, miljöfaktorer eller en kombination. Systemen varierar stort mellan arter — från fasta genetiska system till plastiska, miljöstyrda och socialt reglerade mekanismer. Förståelse för dessa mekanismer är viktig för biologi, medicin, bevarandearbete och för att hantera effekter av miljöförändringar.

Bestämning av miljön

Hos många arter bestäms könet av miljöfaktorer som uppträder under utvecklingen. Många reptiler har temperaturberoende könsbestämning. Den temperatur som embryona utsätts för under sin utveckling avgör organismens kön. Hos vissa sköldpaddor produceras till exempel hanar vid lägre inkubationstemperaturer än honor; denna skillnad i kritiska temperaturer kan vara så liten som 1-2 °C.

Många fiskar byter kön under sitt liv. Detta fenomen kallas sekventiell hermafroditism. Hos clownfiskar är mindre fiskar hanar, och den dominerande och största fisken i en grupp blir hona. Hos många labbfiskar är det tvärtom - de flesta fiskar är honor vid födseln och blir hanar när de når en viss storlek. Sekventiella hermafroditer kan producera båda typerna av könsceller under sin livstid, men vid varje given tidpunkt är de antingen honor eller hane.

Hos vissa ormbunkar är könstillhörigheten hermafrodit, men ormbunkar som växer i jord som tidigare varit hermafroditer påverkas av de hormoner som finns kvar för att utvecklas som hanar.

Clownfiskar är till en början hanar, men den största fisken i en grupp blir en hona.

Genetisk bestämning

Det vanligaste sättet att bestämma könet är genom generna. På så sätt bestäms en organisms kön av den arvsmassa den får. De alleler som påverkar könsutvecklingen kan finnas på samma kromosom eller inte. Om de är det kallas den kromosomen för en könskromosom, och generna på den kallas "könsbundna". Könet bestäms antingen av att det finns en könskromosom (som kan saknas) eller av antalet. Eftersom den genetiska könsbestämningen bestäms genom att kromosomerna stämmer överens, finns det vanligtvis lika många manliga och kvinnliga avkommor.

Olika genetiska system

Människor och andra däggdjur har ett XY-könsbestämningssystem: Y-kromosomen bär på faktorer som är ansvariga för den manliga utvecklingen. Om det inte finns någon Y-kromosom är det vanliga könet kvinnligt. XX-däggdjur är kvinnliga och XY-däggdjur är manliga. XY-könsbestämning finns även hos andra organismer, bland annat hos den vanliga fruktflugan och vissa växter. I vissa fall, bland annat hos fruktflugan, är det antalet X-kromosomer som avgör könet snarare än förekomsten av en Y-kromosom.

Fåglar har ett system som fungerar tvärtom: Det kallas ZW-systemet för könsbestämning. W-kromosomen innehåller faktorer för kvinnlig utveckling. Som standard (om kromosomen saknas) är organismen hanlig. I detta fall är ZZ-individer hanliga och ZW-individer kvinnliga. Majoriteten av fjärilar och nattfjärilar har också ett ZW-könsbestämningssystem. I både XY- och ZW-könsbestämningssystemen är den könskromosom som bär de kritiska faktorerna ofta betydligt mindre och bär inte mycket mer än de gener som är nödvändiga för att utlösa utvecklingen av ett visst kön.

Många insekter använder sig av ett könsbestämningssystem som bygger på antalet könskromosomer. Detta kallas XX/XO-könsbestämning - O betyder att könskromosomen saknas. Alla andra kromosomer i dessa organismer är diploida, men organismerna kan ärva en eller två X-kromosomer. Hos syrsor, till exempel, utvecklas insekter med en enda X-kromosom till hanar, medan de med två kromosomer utvecklas till honor. I nematoden C. elegans är de flesta maskar självbefruktade XX-hermafroditer, men ibland ger abnormiteter i kromosomförärvningen regelbundet upphov till individer med endast en X-kromosom - dessa XO-individer är fertila hanar (och hälften av deras avkommor är hanar).

Andra insekter, däribland honungsbin och myror, använder ett haploid-diploid könsbestämningssystem. I detta fall är diploida individer i allmänhet honor och haploida individer (som utvecklas från obefruktade ägg) är hanar. Detta könsbestämningssystem resulterar i en mycket snedvriden könsfördelning, eftersom avkommans kön bestäms av befruktningen snarare än av kromosomernas sammansättning under meiosen.

Avvikelser

Ibland har en organism både hanar och honor. Det är då ett intersex och är sällsynt. Även om sådana organismer kan kallas hermafroditer är detta inte korrekt, eftersom hos intersexuella individer antingen den manliga eller den kvinnliga aspekten är steril.

Liksom människor och andra däggdjur har den vanliga fruktflugan ett XY-könsbestämningssystem.

Sök med bokstav