Viime vuonna yllätyin huomatessani, että mandariininaaraani oli muuttumassa urokseksi. Jopa eläintieteen tutkinnon suorittaneena ja lintuja lintuhuoneessa 10-vuotiaasta asti pitäneenä minulla ei ollut mitään aavistustakaan, että näin voisi tapahtua, joten aloin tutkia asiaa, ja kävi ilmi, että lintujen tapa ilmaista sukupuolensa on pirullisen monimutkainen asia.
Mandariinisorsat ovat pieni puissa pesivä ankkalaji, joka on kotoisin Kiinasta.
Niitä on pidetty vankeudessa Isossa-Britanniassa vuosikymmeniä sen jälkeen, kun lintuhoitajat ihastuivat urosten uskomattomaan lisääntymislinnustoon.
Tämä höyhenpeite on urosten toissijainen sukupuoliominaisuus, ja se on riippuvainen vuodenajasta, sillä urokset nahistuvat syksyllä naaraita muistuttavasta himmeän ruskeasta värityksestä.
Minun naaraani, joka oli iloisesti parina mandariiniuroksen kanssa lintuhuoneessani, poikkesi tästä suuntauksesta kasvattamalla uroksen höyhenet. Mitä tapahtui?
Voidaksemme selvittää, mitä todella tapahtui, on tärkeää tietää, mikä määrittelee uroksen ja naaraan.
Tutkimme mandariinisorsia, kun Du Singaporesta kysyi meiltä: ”Miksi meillä on uroksia ja naaraita?” Jos sinulla on tiedekysymys, jota haluat BBC CrowdSciencen tutkivan, ota yhteyttä alla olevalla lomakkeella.
Jos luet tätä sivua BBC:n uutissovelluksella, sinun on käytävä BBC:n verkkosivuston mobiiliversiossa lähettämässä kysymyksesi.
Luulisi, että sukupuoliominaisuudet – peniksen, rintarauhasten tai värikkäiden sulkien olemassaolo – voisivat määritellä uroksen ja naaraan, mutta kun kyse on sukupuolesta, koko on kaikki kaikessa.
Sukupuolinen lisääntyminen tapahtuu lähes aina ison solun ja pienen solun yhdistelmänä, joista kumpikin sisältää puolet tavanomaisesta geneettisestä informaatiosta kahdelta saman lajin yksilöltä.
Uros on yksinkertaisesti se yksilö, joka tuottaa pienemmän solun, kun taas naaras tuottaa suuremman. Mutta geneettinen kontrolli siitä, kumpi yksilö tarjoaa suuremman ja kumpi pienemmän lisääntymissolun – ja vastaavat sukupuoliominaisuudet – eroaa suuresti nisäkkäiden, lintujen, matelijoiden, kalojen ja hyönteisten välillä.
Sekä nisäkkäillä että linnuilla kromosomit määräävät sukupuolen. Ihmisillä on 23 paria näitä niputettuja DNA-paketteja kehon jokaisessa solussa, ja sukupuoli määräytyy viimeisen parin perusteella, jotka tunnetaan nimillä X ja Y.
Y-kromosomin läsnäolo ihmisessä johtaa miehen (XY) kehittymiseen, kun taas naisilla on toistuva X-kromosomi (XX).
Y-kromosomissa koodatut miehen sukupuoliominaisuudet aiheuttavat testosteronin tuotannon, joka hillitsee rintojen ja leveämmän lantion kehittymistä. Voidaan siis sanoa, että naaras on ihmisen oletussukupuoli.
Mutta jotta ymmärtäisimme, miksi naarasankat voivat alkaa muuttua takaisin urospuolisiksi, on tärkeää ymmärtää, että niiden sukupuolenmääritysjärjestelmä on nisäkkäisiin verrattuna käänteinen.
Lintujen sukupuolikromosomit tunnetaan Z- ja W-kromosomeina, ja W-kromosomin läsnäolo aiheuttaa naaraan (ZW) kehityksen. Ilman sitä kehittyy uroksen ominaisuuksia (ZZ), joten linnuille uros on oletussukupuoli.
Mandariinisorsat kehittävät uskomattoman oranssin, vihreän ja punaisen värinsä, kun ne alkavat kosiskella naaraspuolisia kumppaneitaan kukin syksyllä. Näin siis viime lokakuussa oman urosmandariinisorsani normaalin kehityksen, mutta koska minulla oli vain yksi uros, en odottanut, että sen kumppani alkaisi kehittää klassisia oransseja purjehöyheniä, jotka erottavat urokset toisistaan.
Urospuolisia ominaisuuksia ohjaa tuo Z-kromosomi ja sen sisältämät ”urospuoliset geenit”. Mutta kun naaraillakin on Z-kromosomi, mikä estää sitä kehittämästä joka vuosi uroksen värikkäitä höyheniä?
Vastaus löytyy sen munasarjoista. Lähes kaikilla linnuilla on vain yksi toimiva munasarja, joka pumppaa naarashormoneja, kuten estrogeenia. Vesilinnuilla se on vasen munasarja, joka toimii, kun taas oikeanpuoleinen munasarja jää pieneksi solupalloksi.
Toimivan munasarjan vapauttama estrogeeni estää Z-kromosomin geenit, jotka laukaisisivat uroshormonit ja urospuoliset ominaisuudet. Estrogeeni on siis linnuilla seksualisoiva hormoni.
Oestrogeenilla on linnuissa samanlainen mutta päinvastainen tehtävä kuin ihmisen testosteronilla, joka rajoittaa naishormonien tuotantoa.
Yksittäinen toimintahäiriö
Koska naaraslinnuilla on vain yksi munasarja, kaikki munat ovat yhdessä korissa. Ja joskus tuo munasarja voi kuolla infektion, sairauden tai vamman takia.
Ja ilman vararakkulaa munasarjan menetys pysäyttää estrogeenin vapautumisen kokonaan, jolloin poistuu hormoni, joka tukahduttaa Z-kromosomissa olevat urosgeenit.
Uroksen höyhenet kasvavat siis naaraaseen vuodenaikojen vaihtelun mukaan. En kuitenkaan ollut koskaan ajatellut, että lintuni muuttaisi muutakin kuin höyhenistöä.
Se oli niin, kunnes puhuin lintuasiantuntija professori Tim Birkheadin kanssa.
Oltuaan luennoitsijani Sheffieldin yliopistossa tiesin, että sitä, mitä Tim ei tiennyt lintujen sukupuolesta, ei ollut vielä löydetty.
Tim kertoi minulle, että harvinaisissa tapauksissa, kun estrogeenihormonien tukahduttaminen on loppunut, ankan kehittymätön oikea munasarja alkaa kehittyä vastauksena Z-kromosomissa oleviin urosgeeneihin.
Tämä on todettu leikkelemällä ja erilaisilla kokeilla poistamalla elävien lintujen munasarjat. Ilman naarashormonien rajoittamista oikeanpuoleisen vestigiaalisen munasarjan solut maskuliinistuvat ja voivat kehittyä kivekseksi. Näiden siittiöiden on jopa osoitettu olevan toimivia, ja ne voivat johtaa munasolujen onnistuneeseen hedelmöitykseen.
Traginen lopputulos
Eräässä poikkeustapauksessa naaraasta mieheksi muuntunut – joka sattui olemaan kana – sai isäksi kaksi poikasta. On siis mahdollista, että naaraasta urokseksi sukupuolta vaihtavat linnut voivat tapahtua täysin luonnollisesti, ja niistä voi tulla täysin lisääntymiskykyisiä uroksina.
Mutta eikö naaraskromosomeilla varustettu lintu pysy biologisesti naaraana?
Vaikka lintu on vaihtanut fyysistä sukupuoltaan, geneettisesti se säilyttää Z- ja W-kromosomit jokaisessa solussaan. Joten vaikka kromosomijärjestely vaikuttaa sukupuoliominaisuuksien alkukehitykseen, W-kromosomilla ei ole juurikaan vaikutusta linnun sukupuoleen sukukypsyyden jälkeen. Ja kun otetaan huomioon, että biologisen uroksen määritelmä edellyttää vain pienemmän sukupuolisolun tuottamista, lintua voidaan pitää biologisesti ”uroksena”.
Minun mandariiniparini pysyi yhdessä naaraan sukupuolenmuutoksen jälkeen, eikä ”hän” koskaan yrittänyt paritella naaraan kanssa. Mutta emme koskaan saa tietää, olisiko siitä voinut syntyä ankanpoikasia.
Johtuen perussairaudesta, joka aiheuttaa munasarjan kuoleman, linnut, jotka käyvät läpi tämän luonnollisen sukupuolenvaihdoksen, pysyvät harvoin terveinä. Oma ankkani sairastui salaperäiseen sairauteen ja kuoli noin kuuden kuukauden kuluttua höyhenpeitteen vaihdosta.
Mutta sain selville jotain uskomatonta linnuista ja sukupuolesta, joten vaikka sen kuolema oli traaginen, sen olemassaolo oli todiste siitä, että luonnossa kaikki on mahdollista.