Tavaly meglepődve tapasztaltam, hogy a nőstény mandarinkacsám hímneművé változik. Még zoológus végzettségűként és olyasvalakiként is, aki 10 éves korom óta madarakat tart volierben, fogalmam sem volt róla, hogy ez megtörténhet, ezért nyomozni kezdtem, és kiderült, hogy az, ahogy a madarak kifejezik a nemüket, ördögien bonyolult dolog.
A mandarinkacsák a fán fészkelő kacsák egy kis faja, amely Kínából származik.
Az Egyesült Királyságban évtizedek óta tartják fogságban, miután a madártenyésztők beleszerettek a hímek hihetetlen szaporodó tollazatába.
Ez a tollazat a hímek másodlagos nemi jellegzetessége, és az évszaktól függ, a hímek ősszel vedlenek ki a nőstényhez hasonló tompa barna színből.
Az én nőstényem, amely a madárházamban boldogan párosodott egy hím mandarinnal, ellenszegült ennek a tendenciának, és hím tollazatot növesztett. Mi történt?
Azért, hogy kiderítsük, mi is történt valójában, fontos tudni, mi határozza meg a hím és a nőstényt.
A mandarinkacsákat a szingapúri Du kérésére vizsgáltuk: “Miért vannak hímek és nőstények?” Ha van egy tudományos kérdésed, amivel szeretnéd, hogy a BBC CrowdScience foglalkozzon, jelentkezz az alábbi űrlapon.
Ha ezt az oldalt a BBC News alkalmazáson keresztül olvasod, akkor a kérdésed elküldéséhez a BBC weboldalának mobil verzióját kell felkeresned.
Az ember azt gondolná, hogy a nemi jellemzők – a pénisz, az emlőmirigyek vagy a színes tollazat megléte – meghatározhatják a hím és a nőstényt, de ha nemről van szó, a méret a lényeg.
A nemi szaporodás szinte mindig egy nagy és egy kis sejt kombinációján keresztül történik, amelyek mindegyike a szokásos genetikai információ felét tartalmazza az azonos faj két egyedétől.
A hím egyszerűen az az egyed, amelyik a két sejt közül a kisebbet adja, míg a nőstény a nagyobbat. De annak genetikai irányítása, hogy melyik egyed adja a nagyobb és a kisebb szaporítósejteket – és a megfelelő nemi jellemzőket -, óriási mértékben különbözik az emlősök, madarak, hüllők, halak és rovarok között.
Az emlősöknél és a madaraknál egyaránt a kromoszómák diktálják a nemet. Az embereknek a test minden egyes sejtjében 23 pár ilyen csomósított DNS-csomag van, és a nemet az utolsó, X és Y néven ismert pár határozza meg.
Az Y kromoszóma jelenléte az emberben férfi (XY) fejlődéséhez vezet, míg a nőknél az X kromoszóma megismétlődik (XX).
Az Y kromoszómán kódolt férfi nemi jellegzetességek a tesztoszteron termelését okozzák, ami elnyomja a mellek és a szélesebb csípő kialakulását. Elmondható tehát, hogy az embernél a nőstény az alapértelmezett nem.
De ahhoz, hogy megértsük, miért kezdhetnek a nőstény kacsák hímneművé válni, fontos tudatosítani, hogy az emlősökhöz képest az ő nemi meghatározási rendszerük fordított.
A madaraknál a nemi kromoszómákat Z és W néven ismerjük, és a W kromoszóma jelenléte a nőstény (ZW) kialakulását okozza. Ennek hiányában hím tulajdonságok alakulnak ki (ZZ); így a madaraknál a hím az alapértelmezett nem.
A hím mandarinkacsák hihetetlen narancssárga, zöld és vörös színű színüket akkor fejlesztik ki, amikor minden ősszel elkezdenek udvarolni nőstény partnerüknek. Így tavaly októberben láttam a saját hím mandarinkacsám normális fejlődését, de mivel csak egy hímem van, nem vártam, hogy a párja elkezdi kifejleszteni a klasszikus narancssárga vitorlástollakat, amelyek megkülönböztetik a hímeket.
A hím jellemzőit ez a Z kromoszóma és a benne lévő “hím gének” szabályozzák. De mivel a nőstényeknek is van Z kromoszómájuk, mi akadályozza meg, hogy minden évben kifejlessze a hímek színes tollazatát?
A válasz a petefészkében rejlik. Szinte minden madárnál csak egyetlen működőképes petefészek fejlődik ki, amely női hormonokat, köztük ösztrogént pumpál ki. A vízimadaraknál a bal oldali petefészek az, amelyik működik, míg a jobb oldali petefészek egy aprócska sejtgolyó marad.
A működő petefészek által kibocsátott ösztrogén gátolja a Z kromoszóma génjeit, amelyek hímnemű hormonokat és hímnemű tulajdonságokat váltanának ki. Tehát az ösztrogén a madaraknál a szexualizáló hormon.
A madarak ösztrogénjének hasonló, de ellentétes funkciója van, mint az emberi tesztoszteron esetében, amely korlátozza a női hormonok termelődését.
Egyetlen pont hibája
Mivel csak egyetlen petefészkük van, a nőstény madaraknak minden tojásuk egy kosárban van. És néha ez a petefészek elpusztulhat fertőzés, betegség vagy sérülés miatt.
És mivel nincs tartalék, a petefészek elvesztése teljesen leállítja az ösztrogén kibocsátását, eltávolítva azt a hormont, amely elnyomja a hím géneket a Z kromoszómán.
A hím tollazat ezért az évszakok változásával összhangban nő a nőstényen. De soha nem gondoltam arra, hogy a madaram a tollazaton kívül mást is megváltoztatna.
Ez addig volt így, amíg nem beszéltem a madárszakértő Prof. Tim Birkheaddel.
Amikor a Sheffieldi Egyetemen az egyik oktatóm volt, tudtam, hogy amit Tim nem tudott a madarak neméről, azt még nem fedezték fel.
Tim elmondta nekem, hogy ritka esetekben, az elnyomó ösztrogénhormonok elvesztése után a kacsában a Z kromoszómán lévő hímivarú gének hatására a még fejletlen jobb petefészek elkezd fejlődni.
Ezt élő madarak petefészkeinek eltávolításával végzett boncolással és különböző kísérletekkel állapították meg. A női hormonok korlátozása nélkül a jobb oldali csökevényes petefészek sejtjei elférfiasodnak, és herévé fejlődhetnek. Ez a sperma még működőképesnek is bizonyult, és a petesejtek sikeres megtermékenyítéséhez vezethet.
Tragikus végkifejlet
Egy kivételes esetben egy nőstényből férfivá átalakult – történetesen csirke – két fiókát nemzett. Tehát lehetséges, hogy a nőstényből hímneművé váló madaraknál teljesen természetes módon történik a nemváltás, és hímként válnak teljesen reproduktívvá.”
De a nőstény kromoszómákkal ez nem azt jelenti, hogy biológiailag nőstény marad?
Míg a madár fizikai nemet váltott, genetikailag minden sejtjében megtartja Z és W kromoszómáit. Tehát bár a kromoszómaelrendezés befolyásolja a nemi jellegek kezdeti kialakulását, a W kromoszóma kevéssé befolyásolja a madár nemét az ivarérettség után. És figyelembe véve, hogy a biológiai hím definíciója csupán a kisebb nemi sejt termelését követeli meg, a madár biológiailag “hímnek” tekinthető.
A mandarinpárom a nőstény nemének megváltozása után is együtt maradt, és “ő” soha nem próbált nősténnyel párosodni. De azt már soha nem fogjuk megtudni, hogy keletkezhettek-e kacsafiókák.
A petefészek elhalását okozó alapbetegség miatt azok a madarak, amelyek átesnek ezen a természetes nemváltoztatáson, ritkán maradnak egészségesek. A saját kacsámnál rejtélyes betegség alakult ki, és körülbelül hat hónappal a tollazatváltás után elpusztult.
De felfedeztem valami hihetetlen dolgot a madarakról és a nemiségről, így bár a halála tragikus volt, a létezése bizonyíték arra, hogy a természetben minden lehetséges.