Ved første øjekast ser det ud til, at hajer og rokker bestemmer køn på samme måde som pattedyr, men de har fundet en anden måde at gøre det på, og det har de gjort i hundredvis af millioner af år.
Hajer har kønskromosomer, der ligner vores, men med deres egne særheder, og nogle rokker går endnu længere.
Hajer og rokker har et XY-kønskromosomsystem, der overfladisk ligner vores eget, men med sine egne unikke træk. Det er også ældre end noget andet hvirveldyr.
Der er mange måder at bestemme køn på udover det XY-system, der bruges af ikke-monotreme pattedyr, hvor XX (normalt) betegner hunner og XY hanner. Hannfugle er ZZ og hunner ZW. Nogle reptiler gør det samme, nogle bruger XY, mens andre helt undgår kønskromosomer og bruger miljømæssige signaler til at bestemme køn.
Fisk føler ikke nødvendigvis behov for at tilbringe hele deres liv som hanner eller hunner, og mange skifter fra det ene til det andet på et eller andet tidspunkt. Nogle har kun ét kønskromosom, mens andre synes at være afhængige af deres omgivelser alene. Imidlertid brød bruskfisk (hajer og rokker) sig løs fra benfisk for 440 millioner år siden og har siden da gjort deres eget.
På trods af den respekt, deres episke overlevelse kunne forventes at indgyde, er hajers kønskromosomer ikke blevet undersøgt meget, men ny forskning ændrer det.
Professor Shigehiro Kuraku fra Japans Nationale Institut for Genetik og medforfattere undersøgte kønsbestemmelsessystemet hos fem hajarter, tre rokker og en elefantfisk (Callorhinchus milii), som også tilhører bruskfiskene.
De fandt, at alle følger et XY-system, hvor hunner har to af samme type kromosomer, men hannernes kromosomer er forskellige.
Forskerne fandt også nogle fælles træk mellem fjerne grene af chondrichthyes-stamtræet, hvilket tyder på, at disse aspekter af kønsbestemmelse er mindst 300 millioner år gamle og langt ældre end hos alle andre hvirveldyr, vi kender. Imidlertid har flere hvirvelløse klasser kønskromosomer, der går 350 til 500 millioner år tilbage.
På den anden side fandt forfatterne nogle forskelle på trods af hajernes sædvanlige evolutionære tilgang, hvor man holder fast i det, der virker. Røde rokker (Hemitrygon akajei) har endda to forskellige X-kromosomer, som forfatterne kalder X1 og X2.
Faldet i det mandlige kromosom hos mennesker er blevet meget rapporteret, og noget lignende sker i det mindste hos nogle hajer. Forfatterne bemærker en fravær af bevarede sekvenser på Y-kromosomerne hos tre hajarter. “Disse resultater indikerer, at Y-kromosomerne hos disse arter har mistet en stor del af deres oprindelige genomiske indhold og uafhængigt har akkumuleret forskellige typer repetitive sekvenser,” skriver de.
Den evolutionære fordel ved, at Y-kromosomet mister så mange gener, er ukendt, men vi ved i det mindste, at det ikke påvirker artens overlevelse. Forfatterne konkluderer da også, at “kønsbestemmelse hos hajer og rokker sker ved hjælp af X-kromosombundne gener, der aldrig er blevet dokumenteret som de primære kønsbestemmende gener.” Y-kromosomet synes ikke at spille nogen nævneværdig rolle. Det er tilsyneladende fraværet af et andet X-kromosom, der gør en hanhaj til en han, ikke tilstedeværelsen af et Y-kromosom. Der er blevet foreslået to sandsynlige kandidater til det relevante X-kromosomgen.
En af udfordringerne for alle arter, der bruger kromosomer til at bestemme køn, er, hvordan man kontrollerer udtrykket af gener på kønskromosomerne, som begge køn har brug for. Hvis X-kromosomgener udtrykkes ligeligt, ville hunnerne få en dobbelt dosis af de proteiner, de koder for, med alvorlige konsekvenser for det ene eller det andet køn.
For fyrre år siden fandt forskere ud af, at de fleste pattedyr løser problemet ved ikke at producere mRNA for det ene X-kromosom. Indtil for nylig troede vi, at dette var universelt, men sidste år fandt man ud af, at kyllinger og næbdyr bruger en anden løsning.
Kuraku og medforfatteres arbejde tyder på, at hajer muligvis også har en anden tilgang.
De fleste pattedyr slår et af de replikerede kromosomer helt fra. Kyllinger (og sandsynligvis også andre fugle) gør det på genbasis, hvilket forhindrer ekspressionen af nogle gener på den ene kopi af Z-kromosomet og andre gener på den anden. Desuden gør de det, når mRNA oversættes til proteiner, snarere end når mRNA transskriberes.
For hajer rapporterer forfatterne, at nogle X-kromosomgener blev udtrykt mere hos hunner, med en faktor på omkring 1,5 gange. Forfatterne bemærker, at dette ligner udtryksskævheden for Z-kromosomgener hos kyllinger. Fundene modsiger hypotesen om, at ufuldstændig dosiskompensation er noget, der sker i ZW-kromosomsystemer, men ikke for XY.
Når man sætter disse to observationer sammen, synes det muligt, at “kønsbestemmelse hos hajer og rokker kan være understøttet af den X-doseringsafhængige mekanisme, hvilket er det første bevis blandt hvirveldyr med unikke molekyler, der adskiller sig fra andre hvirveldyrstammer,” skriver forfatterne.
