Vorig jaar ontdekte ik tot mijn verrassing dat mijn vrouwelijke mandarijneend in een mannetje veranderde. Zelfs als afgestudeerd dierkundige die al sinds zijn 10e vogels in een volière houdt, had ik geen idee dat dit kon gebeuren. Ik ben op onderzoek uitgegaan en het blijkt dat de manier waarop vogels hun geslacht tot uitdrukking brengen een duivels ingewikkelde aangelegenheid is.
Mandarijneenden zijn een kleine soort boombewonende eend die oorspronkelijk uit China komt.
Ze worden al tientallen jaren in gevangenschap gehouden in het Verenigd Koninkrijk, nadat vogelhouders gecharmeerd raakten van het ongelooflijke broedkleed van de mannetjes.
Dit verenkleed is een secundair geslachtskenmerk van de mannetjes, en is afhankelijk van de tijd van het jaar, waarbij de mannetjes in de herfst een vrouwachtige dofbruine kleur krijgen.
Mijn vrouwtje, dat in mijn volière gelukkig gepaard was met een mannelijke mandarijn, sloeg deze trend om door mannelijke veren te kweken. Wat gebeurde er?
Om uit te zoeken wat er eigenlijk gebeurde, is het belangrijk te weten wat een mannetje en een vrouwtje onderscheidt.
We onderzochten Mandarijneenden nadat Du uit Singapore ons had gevraagd: “Waarom hebben we mannetjes en vrouwtjes?” Als je een wetenschappelijke vraag hebt die je door BBC CrowdScience wilt laten onderzoeken, neem dan contact op via het onderstaande formulier.
Als je deze pagina op de BBC News app leest, moet je de mobiele versie van de BBC website bezoeken om je vraag in te dienen.
Je zou denken dat geslachtskenmerken – de aanwezigheid van een penis, of borstklieren, of kleurrijk verenkleed – bepalend zijn voor mannetjes en vrouwtjes, maar als het op geslacht aankomt, is de grootte allesbepalend.
Seksuele voortplanting gebeurt bijna altijd door de combinatie van een grote cel en een kleine cel, die elk de helft van de gebruikelijke genetische informatie van twee individuen van dezelfde soort bevatten.
Een mannetje is eenvoudigweg het individu dat de kleinste van de twee cellen levert, terwijl een vrouwtje de grootste levert. Maar de genetische controle over welk individu de grotere en de kleinere voortplantingscellen levert – en de overeenkomstige geslachtskenmerken – verschilt enorm tussen zoogdieren, vogels, reptielen, vissen en insecten.
Bij zowel zoogdieren als vogels dicteren chromosomen het geslacht. Mensen hebben 23 paren van deze pakketten van gebundeld DNA in elke cel van het lichaam, en het geslacht wordt bepaald door het laatste paar, bekend als X en Y.
De aanwezigheid van een Y-chromosoom bij mensen leidt tot de ontwikkeling van een man (XY), terwijl vrouwen een herhaald X-chromosoom (XX) hebben.
De mannelijke geslachtskenmerken die op het Y-chromosoom gecodeerd zijn, veroorzaken de productie van testosteron, dat de ontwikkeling van borsten en bredere heupen onderdrukt. Men kan dus zeggen dat het vrouwelijk geslacht bij de mens het standaard geslacht is.
Maar om te begrijpen waarom vrouwelijke eenden kunnen beginnen terug te keren naar een mannelijk uiterlijk, is het belangrijk te beseffen dat hun geslachtsbepalingssysteem omgekeerd is vergeleken met zoogdieren.
De geslachtschromosomen bij vogels staan bekend als Z en W, en de aanwezigheid van een W-chromosoom leidt tot de ontwikkeling van een vrouwtje (ZW). Zonder dit chromosoom ontwikkelen zich mannelijke kenmerken (ZZ); bij vogels is mannelijk dus het standaardgeslacht.
Mannelijke mandarijneendjes ontwikkelen hun ongelooflijke oranje, groen en rood wanneer ze elk najaar hun vrouwelijke partner het hof moeten maken. Dus afgelopen oktober zag ik de normale ontwikkeling van mijn eigen mannelijke mandarijneend, maar omdat ik maar één mannetje had, had ik niet verwacht dat zijn partner de klassieke oranje zeilveren zou gaan ontwikkelen die de mannetjes onderscheiden.
De mannelijke kenmerken worden gecontroleerd door dat Z-chromosoom en de “mannelijke genen” die het bevat. Maar als vrouwtjes ook een Z-chromosoom hebben, wat weerhoudt haar er dan van om elk jaar het kleurrijke verenkleed van het mannetje te ontwikkelen?
Het antwoord ligt in haar eierstok. Bijna alle vogels ontwikkelen slechts één functionele eierstok die vrouwelijke hormonen, waaronder oestrogeen, produceert. Bij watervogels is het de linker eierstok die functioneert, terwijl de rechter eierstok een minuscuul bolletje cellen blijft.
Het oestrogeen dat door de functionerende eierstok wordt vrijgegeven, remt de Z-chromosoomgenen die mannelijke hormonen, en mannelijke kenmerken, zouden opwekken. Dus oestrogeen bij vogels is het seksualiserende hormoon.
Oestrogeen bij vogels heeft een soortgelijke, maar tegengestelde functie als testosteron bij mensen, dat de productie van vrouwelijke hormonen beperkt.
Single point failure
Met slechts één eierstok hebben vrouwelijke vogels al hun eieren in één mand. En soms kan die eierstok afsterven door infectie, ziekte of verwonding.
En zonder reserve, stopt het verlies van de eierstok volledig de afgifte van oestrogeen, het hormoon dat de mannelijke genen op het Z-chromosoom onderdrukt.
Het mannelijk verenkleed groeit daarom op het vrouwtje in overeenstemming met de seizoensveranderingen. Maar ik had nooit gedacht dat mijn vogel meer zou veranderen dan alleen van verenkleed.
Dat was tot ik sprak met de vogelexpert Prof Tim Birkhead.
Hij was een lector van mij aan de Universiteit van Sheffield, en ik wist dat wat Tim niet wist over het geslacht van vogels, nog niet ontdekt was.
Tim vertelde me dat in zeldzame gevallen, na het verlies van de onderdrukkende oestrogeenhormonen, de onontwikkelde rechter eierstok in de eend zich begint te ontwikkelen in reactie op mannelijke genen op het Z-chromosoom.
Dit is gevonden door dissectie en verschillende experimenten om de eierstokken van levende vogels te verwijderen. Zonder de vrouwelijke hormonen te beperken, vermannelijken de cellen van de rechterzijde van de rudimentaire eierstok, en kunnen zich ontwikkelen tot een testikel. Er is zelfs aangetoond dat dit sperma functioneel is en kan leiden tot de succesvolle bevruchting van eieren.
Tragische afloop
In één uitzonderlijk geval verwekte een van vrouw op man veranderde – die toevallig een kip was – twee kuikens. Het is dus mogelijk dat vogels die van vrouwelijk naar mannelijk geslacht veranderen, dit op geheel natuurlijke wijze doen, en volledig reproductief actief worden als een mannetje.
Maar met vrouwelijke chromosomen, betekent dat niet dat ze biologisch vrouwelijk blijft?
Hoewel de vogel van fysiek geslacht is veranderd, behoudt ze genetisch haar Z en W chromosomen in elke cel. Dus hoewel de chromosomale rangschikking van invloed is op de aanvankelijke ontwikkeling van geslachtskenmerken, heeft het W-chromosoom weinig invloed op het geslacht van de vogel na de volwassenheid. En aangezien de definitie van een biologisch mannetje slechts de productie van de kleinere geslachtscel vereist, kan de vogel biologisch als “mannelijk” worden beschouwd.
Mijn mandarijnpaartje bleef bij elkaar na de geslachtsverandering van het vrouwtje, en “hij” heeft nooit geprobeerd om met een vrouwtje te paren. Maar we zullen nooit weten of er eendjes uit voortgekomen kunnen zijn.
Door de onderliggende aandoening die de dood van de eierstok veroorzaakt, blijven vogels die deze natuurlijke geslachtsverandering ondergaan zelden gezond. Mijn eigen eend ontwikkelde een mysterieuze ziekte en stierf na ongeveer zes maanden van de verandering van verenkleed.
Maar ik ontdekte wel iets ongelooflijks over vogels en seks, dus hoewel zijn dood tragisch was, was zijn bestaan het bewijs dat in de natuur alles mogelijk is.