Sexuellt urval leder till snabbare evolution av nya arter

När hanar tvingas konkurrera om honor bildas nya arter snabbare. Det visar en ny studie där forskarna jämfört skalbaggar som får para sig fritt, med baggar där konkurrensen är begränsad. Experimenten, som pågått i 40 års tid och följt 200 generationer skalbaggar i rakt nedstigande led, förklarar hur viktigt sexuellt urval är för att nya arter ska uppstå.

Arter bildas genom att befintliga arter delas upp i nya arter. Idag kan forskarna allt tydligare läsa av denna förgreningsprocess i arternas arvsmassa. Men att ringa in exakt vilka biologiska faktorer och processer som leder till artbildning har visat sig vara en utmaning.

En av processerna som föreslagits är sexuellt urval. Det är en form av naturligt urval som gynnar egenskaper som ger en fördel i reproduktiv konkurrens med andra individer av samma kön, snarare än överlevnad i sig. Det är till exempel vanligt att hanar utvecklar pråliga färger eller vapen för att slåss mot rivaler. Sexuellt urval tenderar att vara starkt i djurgrupper där en hona parar sig med flera olika hanar − där råder det hög konkurrens om vem som får befrukta äggen. Det sexuella urvalet är svagare där parningen bara sker en gång, som till exempel bland knölsvanar och många myggor.

Kan se artbildningens första stadie i labbet

Artbildning tar lång tid och att direkt kunna observera evolution hos djur och växter i realtid är därför mycket svårt. Ett forskarlag från universiteten i Uppsala och Belgrad har nu lyckats med detta i en långtidsstudie av en skalbaggsart – bönbaggen Acanthoscelides obtectus. Genom att jämföra flera grupper av bönbaggar som fick para sig fritt, med andra grupper där konkurrensen var begränsad i 200 generationer, kunde de se att populationerna utvecklades åt olika håll.

– Tidigare forskning har antytt att konkurrens mellan hanar spelar en viktig roll för att nya arter ska bildas. Det unika med vår studie är att vi kan bekräfta detta genom experiment i labbet som pågått sedan 1986. Även om utvecklingen av nya arter tar längre tid än 200 generationer ser vi tydliga tecken på artbildningens tidigaste stadier. Populationerna som utvecklades under starkt sexuellt urval blir betydligt mer olika varandra – både genetiskt och i reproduktiva egenskaper. Vi ser också att de utvecklas i olika riktningar mer än dubbelt så snabbt när det sexuella urvalet är starkt, säger Göran Arnqvist, professor i zooekologi vid Uppsala universitet och studiens huvudförfattare.

Bygger på nästan 40 års studier av bönbaggar

Forskarna delade redan 1986 upp en stor population i två grupper av mindre populationer, där häften sedan fick utvecklas under starkt sexuellt urval och hälften under svagt sexuellt urval under ca 200 generationer i rakt nedstigande led. I den ena gruppen kunde honorna para sig med flera olika hanar, vilket skapade stark sexuellt urval. I den andra fick honor bara para sig en gång, vilket minskade konkurrensen mellan hanarna. Forskarna fann bland annat att hanar som utvecklats under starkt sexuellt urval var större och parade sig oftare och längre. De såg också att förändringar i de proteiner som påverkar vilka spermier som befruktar äggen.

− Hos djur med inre befruktning överför hanen inte bara spermier vid parning, utan också en komplex blandning av proteiner och peptider. Denna cocktail är avgörande för vilken spermie som får befrukta ägget. Vi ser att cocktailen förändras mer bland de bönbaggar som lever under starkt sexuellt urval. Det gäller även för receptorerna i honornas kroppar, säger Göran Arnqvist.

Det är denna typ av små förändringar som på lång sikt leder till att nya arter bildas.

− Den här proteincocktailen, men också de vackra fjädrar eller plymer som hanar i vissa djurslag utvecklar, är alla karaktärer som har med reproduktiv framgång att göra och kan leda till att evolutionen sticker iväg. Det räcker inte med 200 generationer, men säg 20 000 eller 200 000 generationer – då kan populationerna blivit så olika att de inte längre kan reproducera sig med varandra. Hos insekter och fiskar har man till exempel sett att grupper där hanar är vackert färgade eller bär ornament av olika slag har fler arter än grupper där könen ser mer likadana ut, säger Göran Arnqvist

Kontakt

Göran Arnqvist, professor vid i zooekologi vid Institutionen för ekologi och genetik, Uppsala universitet.

Mobiltelefon: 070-293 50 32
E-post: Goran.Arnqvist@ebc.uu.se

Artikel

Salomé Fromonteil, Alexandre Rêgo, Elina Immonen, Biljana Stojković, Uroš Savković, Mirko Đorđević, Johanna L Rönn, Göran Arnqvist, The effects of sexual selection on functional and molecular reproductive divergence during experimental evolution in seed beetles, Evolution Letters, 2025;, qraf045, Doi:10.1093/evlett/qraf045