1

Och även om det är vanligt att manliga fiskar spelar den dominerande rollen som förälder, är manlig graviditet en komplex process som är unik för fiskfamiljen Syngnathidae, som inkluderar pipefish, sjöhästar och havsdrakar. Texas A&M University evolutionär biologiforskare Adam Jones och kollegor i hans labb studerar effekterna av manlig dräktighet på könsroller och sexuellt urval av partner och försöker förstå hur de nya kroppsstrukturer som krävs för manlig dräktighet har utvecklats. Genom att göra detta hoppas forskarna få en bättre förståelse för de evolutionära mekanismer som är ansvariga för förändringar i organismers struktur över tid.

”Vi använder sjöhästar och deras släktingar för att ta itu med ett av de mest spännande forskningsområdena inom den moderna evolutionsbiologin: uppkomsten av komplexa egenskaper”, säger Jones. ”Brödpåsarna på hanar av sjöhästar och pipfiskar, där honorna lägger ägg under parningen, är ett nytt drag som har haft en enorm inverkan på arternas biologi, eftersom hanarnas förmåga att bli gravida har förändrat parningsdynamiken helt och hållet.”

När sjöhästar parar sig för honan in sin äggledare i hanens brödpåsar (en yttre struktur som växer på hanens kropp) och lägger sina obefruktade ägg i pölen. Hanen släpper sedan ut spermier i pungen för att befrukta äggen. ”Det skulle inte vara så intressant om yngelpåsen bara var en hudlapp där honorna lägger vanliga fiskägg och de utvecklas i påsen i stället för på havsbotten”, säger Jones. ”Men den manliga graviditeten hos vissa arter av sjöhästar och rörfiskar är fysiologiskt mycket mer komplex än så.”

När honan lägger sina obefruktade ägg i hanen bryts äggens yttre skal ner, och vävnad från hanen växer upp runt äggen i påsen. Efter att ha befruktat äggen kontrollerar hanen noga den prenatala miljön för embryona i sin påse. Hanen ser till att blodet flyter runt embryona, kontrollerar saltkoncentrationerna i påsen och ger syre och näring till den utvecklade avkomman genom en placentaliknande struktur tills han föder barnet.

Dräktigheten hos hanen har intressanta implikationer för könsrollerna vid parning, förklarade Jones, eftersom hanarna i de flesta arter konkurrerar om tillgång till honorna, så man brukar se evolutionen av sekundära könsdrag hos hanarna (till exempel påfågelstjärten hos en påfågel eller hjortarnas horn). Men hos vissa arter av rörfiskar är könsrollerna omvända eftersom hanarna blir dräktiga och det finns begränsat utrymme för yngelpåsar. Så honorna konkurrerar om tillgången till tillgängliga hanar, och därför utvecklas sekundära könsegenskaper (som till exempel färgglada ornament) hos pipfiskhonor i stället för hos hanar.

”Ur forskningssynvinkel är det intressant eftersom det inte finns särskilt många arter där könsrollerna är omvända”, säger Jones. ”Det ger en unik möjlighet att studera sexuellt urval i detta omvända sammanhang.”

För att studera parningsbeteendet hos sjöhästar och rörfiskar använder Jones labb molekylära markörer för kriminalteknisk analys av moderskap för att ta reda på vem som är mor till en hanes avkomma. Laboratoriet fann att gulf pipefish parar sig enligt det ”klassiska polyandri”-systemet, där varje hane får ägg från en enda hona per dräktighet, men honorna kan para sig med flera hanar. Eftersom attraktiva honor kan para sig flera gånger resulterar detta system i mycket stark konkurrens i det sexuella urvalet, och honorna av gulf pipefish har utvecklat starka sekundära sexuella egenskaper, säger Jones.

Sjöhästar däremot är monogama inom en fortplantningssäsong, och varje sjöhäst parar sig bara med en annan sjöhäst. I det här systemet, om könsfördelningen är jämn, finns det inte så mycket konkurrens mellan honorna eftersom det finns tillräckligt många parningar för alla, förklarade Jones. Så sjöhästar har inte utvecklat de starka sekundära sexuella egenskaper som rörfiskar har.

Manlig graviditet resulterar också i en omkastning i könsrelaterade beteenden, sade Jones. ”Honorna uppvisar ett tävlingsbeteende som normalt är en egenskap av manlig typ, och hanarna slutar med att vara kräsna, vilket normalt är en egenskap av mer kvinnlig typ”, sade han. Hans labb studerar de evolutionära stegen som leder till denna omkastning i beteendet och den roll som hormonerna spelar i förändringen.

Jones labb studerar också hur yngelpåsen först utvecklades hos sjöhästar och pipfiskar. ”En stor fråga inom evolutionsbiologin är hur en ny struktur får alla nödvändiga gener och delar för att fungera”, säger Jones. ”Så vi försöker förstå hur yngelpåsen och de gener som krävs för hanarnas dräktighet uppstod under evolutionär tid.”

En av de intressanta sakerna med yngelpåsen är att den verkar ha utvecklats oberoende av varandra flera gånger. Det finns två huvudlinjer av sjöhästar och pipefiskar – stam- och stjärtrodd – och strukturen för brödpåsen har utvecklats oberoende av varandra i var och en av dessa grupper, säger Jones.

Ett annat område som Jones labb forskar om är de evolutionära stegen som ledde till sjöhästarnas unika övergripande form. ”Hur går man från att bara vara en vanlig gammal fisk till att bli något riktigt ovanligt som en sjöhäst?” Jones sade. ”Det är många evolutionära steg inblandade i det.”

Jones förklarade att det första steget i den evolutionära processen var förlängningen av fiskens kropp, vilket laboratoriet för närvarande studerar. Nästa steg var tillägget av andra unika strukturella egenskaper som sjöhästar har, till exempel att fisken böjs till sin unika form. En sjöhästs huvud är ovanligt eftersom en sjöhästs huvud, till skillnad från de flesta fiskar, har en 90-graders vinkel mot kroppen, förklarade Jones. Sjöhästar har också en prehensil svans, vilket innebär att de, till skillnad från de flesta fiskar, kan använda svansen för att gripa tag i saker.

”Det här är alla intressanta förändringar, och vi är intresserade av att studera hur dessa nya egenskaper uppstod och vilka evolutionära steg som ledde fram till dem”, sade Jones. ”I slutändan hoppas vi få djupare insikter i några av de evolutionära mekanismer som är ansvariga för de otroliga förändringar i organismers struktur som har inträffat under livets historia på jorden.”