Charles Darwin bíður í ofvæni. Þetta er á árinu 1871 og náttúrufræðingurinn er spenntur að vita hverjar móttökur kenning hans um kynval muni hljóta. Darwin hafði skömmu áður gefið út bók sína „Hvernig maðurinn kom til“, sem segja má að sé eins konar framhald ritsins „Uppruni tegundanna“, sem kom út tólf árum áður og hlotið hafði mikla gagnrýni. Þar hafði Darwin staðhæft að dýrategundirnar væru ekki sköpunarverk Guðs, heldur afleiðing milljarða ára náttúruvals, þar sem aðeins þeir sterkustu, sem best höfðu aðlagast, lifðu af.
Náttúruvalið í „Uppruna tegundanna“ gat þó engan veginn varpað ljósi á það hvers vegna karldýr páfugla og krónhjarta eru svo mikilfengleg á að líta, sem þó ekki gagnast aðlögunargetu dýranna né heldur möguleikum þeirra til að komast af.
Á 19. öld ríkti sú skoðun að fegurð náttúrunnar væri Guði að þakka en þarna kom Darwin fram með þá tilgátu að glæsileiki dýranna væri ekki skapaður með það fyrir augum að gleðja okkur mennina, heldur til að laða að dýr af hinu kyninu og að tryggja fjölgun dýranna. Þar sem náttúruval snýst um baráttuna um að lifa af, varðar kynval baráttuna um að fjölga sér. Samkvæmt kenningum Darwins getur kynval stangast algerlega á við náttúruval og sé einblínt um of á fjölgun er hætt við að tilvist sjálfrar tegundarinnar kunni að líða fyrir.
Kynval útrýmir tegundum
Þessi nýja kenning Darwins hlaut blendnar viðtökur og allar götur síðan hafa líffræðingar almennt litið á kynval sem samþættan hluta af náttúrvali. Karldýrin leggja áherslu á að laða að sér kvendýrin, sem gerir það að verkum að þau síðarnefndu geta valið bestu erfðavísana og tryggt afkomu tegundarinnar til lengri tíma litið. Nú rennir alveg glæný rannsókn stoðum undir þessa kenningu Darwins.
Hópur bandarískra vísindamanna hefur rannsakað tengslin á milli útrýmingartíðni og kynjamunar meðal 93 útdauðra tegunda af skelkrabba.
Stærsta sæðið hefur vinninginn
Sæðisfrumur skelkrabbans eru hundraðfalt stærri en sæðisfrumur mannsins. Þar sem kvendýrin halda sig ekki við sama makann alla ævi aukast líkur karldýra á að frjóvga þær ef sæðið er stórt. Fyrir bragðið hafa karldýrin þróað með sér gríðarstórar sæðisfrumur, sem eru vafðar upp í „garnhnykla“ með tilheyrandi sæðisdælu og geysistórum æxlunarlimum sem senda sæðið leiðar sinnar.
Samavafið sæði
Lengstu sáðfrumurnar eru 11.7 mm langar.
Sáðblaðra
Eista
Sáðrás
Limur
Skelkrabbar minna einna helst á blending af rækju og kræklingi, en dýr þessi lifðu fyrir 66-84 milljón árum í grennd við þar sem nú er að finna Missisippifljótið. Niðurstaða vísindamannanna lætur ekki á sér standa: Tegundir sem höfðu yfir að ráða samræðisgjörnum karldýrum, sem eyða þurftu gífurlegri orku í að þróa stórfengleg æxlunarfæri sín, lifðu að meðaltali aðeins í 1,6 milljón ár á meðan tegundir höfðu yfir að ráða minna áberandi körlum lifðu í 15,5 milljón ár. Þetta má einnig orða á þann hátt að skelkrabbar með mikinn kynjamun hafi dáið út tífalt hraðar en dýrin sem höfðu yfir að ráða minnsta kynjamuninum.
Skrúði er lífshættulegur
Mörgum líffræðingum kom það á óvart að kynval skyldi ekki gagnast tegundinni.
Fyrri rannsóknir hafa gefið til kynna að valið styrki tegundina þar sem einungis bestu erfðavísarnir berist áfram. Tilgátan er sú að áberandi, og jafnvel klunnalegir, drættir dýranna, geri tegundinni kleift að komast í gegnum ógöngur til lengri tíma litið, því valið tryggi að einungis þeir sterkustu komist af.
Litrík andlit örva æxlunina
Karlapar úr hópi mandríla vega þre- til fjórfalt meira en kvenaparnir og eru jafnframt langtum litríkari en þær. Dæmi þetta er í raun skólabókardæmi um kynjaða muninn meðal prímata. Bæði andlit og rass eru þakin rauðum, bláum og fjólubláum litum, en kvendýrin velja sér litríka maka umfram þá litlausari.
Löng stél vekja áhuga kvenfuglanna
Ætla mætti að karlfugl og kvenfugl halavefarans væru tvær ólíkar fuglategundir. Hún er brún og grá en karlinn svartur með rauðan og gulan lit á vængjunum. Kvenfuglinn er sérlega áhugasamur um stélfjaðrir karlfuglsins, sem geta orðið hálfur metri á lengd.
Karlarnir berjast með sterklegum kjálkunum
Karldýr hjartarbjöllunnar eru útbúin gríðarstórum kjálkum, sem eru með þrefalt sterkara bit en kjálkar kvendýranna. Karldýrin með sterkasta bitið ráða niðurlögum keppinautanna og tryggja að afkvæmin verði útbúin sömu sterklegu kjálkunum.
Fjaðraprýði páfuglskarlsins er til dæmis ekki eingöngu ætluð sem skraut, heldur er um að ræða merki til kvenfugla um að karlinn sé útbúinn einstaklega góðum erfðavísum og að hann sé nægilega sterkur og skarpur til að lifa af, þrátt fyrir lífshættulega skreytinguna, sem geri hann að auðveldri bráð í augum rándýra. Það er svo einmitt þessi kenning um að hann sé auðveld bráð sem rennir stoðum undir kenningar Darwins, svo og bandarísku rannsóknina á skelkröbbunum með stóru æxlunarfærin.
Í öðrum rannsóknum er einblínt á lifandi tegundir, en í þeirri nýju er sjónum einungis beint að útdauðum dýrategundum. Steingerðar skeljar skelkrabbans leiða í ljós greinilegan kynjamun, þar sem karldýrin eru oft útbúin lengri og stærri skel en kvendýrin, í því skyni að rúma gríðarstór æxlunarfærin, svo og sæðið.
Þegar tíminn er naumur og bjargráðin af skornum skammti gefur ekki góða raun að verja miklum hluta orkunnar í að viðhalda stórum æxlunarfærum og fyrir vikið hafa skelkrabbar með stóru æxlunarfærin dáið út þegar harðnaði í ári og erfðaefni tegunda með síður áberandi æxlunarfæri hafa borist áfram. Útdauður skelkrabbinn stuðlar þannig að skilningi vísindamanna á því að þróunin er ætíð sú að þeim tegundum farnast best sem búa yfir mestri aðlögunarhæfni.
Forðaríkt umhverfi
Komast af
Skelkrabbarnir hafa nóga fæðu og karldýr með lítil og stór æxlunarfæri komast af.
Fjölga sér
Öll karldýrin eðla sig með kvendýrunum en mestar líkur er á að karlarnir með stærstu æxlunarfærin beri erfðavísa sína áfram.
Niðurstaða
Tegundin þróast á þann veg að æxlunarfærin stækka.
Forðarýrt umhverfi
Komast af
Stór æxlunarfæri krefjast mikillar orku. Karldýr með stór æxlunarfæri berjast fyrir lífi sínu.
Fjölga sér
Stofninn telur nú aðallega karldýr með lítil æxlunarfæri, sem frjóvga flest kvendýrin.
Niðurstaða
Skelkrabbar með stór æxlunarfæri deyja út en erfðavísar þeirra með minni æxlunarfærin berast áfram.
Karldýrin berjast um sæðisstærð
Þar sem kynval getur leitt til útrýmingar, þá kann það samkvæmt annarri, nýrri tilgátu einnig að hafa í för með sér aukna tegundafjölbreytni. Vísindamenn rannsökuðu ætt froska sem kallast Hyperoliidae, en ætt þessi telur rösklega 200 tegundir, þar sem karldýr og kvendýr búa yfir ólíkum litum. Vísindamönnunum tókst að endurgera þróunarferlið á bak við litamismun kynjanna með hliðsjón af erfðaefni froskanna og komust að raun um tengsl milli þróunar litanna og fjölbreytni tegundanna. Ættkvíslir sem höfðu yfir að ráða mislitum kynjum bjuggu yfir helmingi meiri tegundasundurleitni en einlitar ættkvíslir.
Karldýr (vinstri) og kvendýr (hægri) froskategundarinnar Hyperolius riggenbachi hafa greinilega litlamun.
Margbreytileiki tegundanna endurspeglaðist jafnframt í kynhegðun dýranna, sem strangt til tekið má flokka á tvo vegu. Annars vegar berjast karldýrin hvert við annað en hins vegar velja kvendýrin karlana með hliðsjón af framkomu þeirra síðarnefndu.
Báðar aðferðir við val leiða af sér vænlegustu einkennin. Þegar t.d. krónhirtir berjast til að reyna að ná hylli kvendýra á sér stað val sem sér til þess að stærstu og sterkustu hornin séu stöðugt borin áfram til næstu kynslóðar.
Álíka samkeppni á sér jafnframt stað meðal skelkrabba en í stað þess að berjast með kjafti og klóm, heyja karldýrin keppni um sæðið.
Skelkrabbar hafa yfir að ráða stærstu sæðisfrumum sem um getur og er stærð þeirra til komin sem afleiðing kynjaðs vals. Sæðisfrumurnar eru allt að 11,7 mm að lengd, sem er fjórföld lengd sjálfs dýrsins. Karldýrin með stærsta sæðið bera erfðavísana svo áfram.
Sáðfrumur skelkrabbans eru í sérstökum hólfum í sáðrásinni.
Páfuglshænur velja sér hana með hliðsjón af fjaðurprýðinni, sem er til marks um heilbrigði og getu til að komast af, en um er að ræða sígilt dæmi um hina gerðina af vali. Páfuglar eiga þátt í mjög sérstakri gerð af kynjuðu vali sem gengur undir heitinu Fisher’s runaway-valið.
Ef marka má kenningu Fishers er unnt að skýra fjaðurprýði karlfuglanna með hliðsjón af rökréttu vali kvenfuglsins, en ef tveir páfuglshanar eru settir hlið við hlið, velur kvenfuglinn ætíð þann með mestu og fallegustu fjaðurprýðina.
Unnt að bjarga tegundum í útrýmingarhættu
Hvað skelkrabbann áhrærir leikur enginn vafi á því að óhóflegt kynval styttir líftíma tegundarinnar.
Markmið vísindamannanna er nú að nota þessa vitneskju um skelkrabbann, svo og kynjaða valið, í því skyni að varðveita dýrategundir í útrýmingarhættu.
Ef viðlíka samhengi greinist hjá öðrum dýrategundum er hugsanlegt að vísindamenn hafi fundið grundvallartengsl milli gríðarmikils kynjaðs munar annars vegar og hættunnar á útrýmingu hins vegar. Uppgötvunin mun ekki einvörðungu gagnast okkur til að skilja betur þróunina og undirstöðureglur hennar, heldur mun hún jafnframt gagnast líffræðingum við að skilja betur hvaða ógn steðjar að tilteknum tegundum. Þannig munu líffræðingar betur geta séð fyrir hugsanlega útrýmingu dýrategunda og hrint í framkvæmd björgunaraðgerðum áður en það verður um seinan.
