Koppotigen hebben uniek en oeroud systeem van geslachtsbepaling

Een broednest van de tweevlekoctopus: het geslacht van de nakomelingen die uit de eikapsels (wit) tevoorschijn komen, hangt af van het aantal geslachtschromosomen. Foto: ImageSelect

Onderzoek onthult: vrouwelijke octopussen hebben slechts één geslachtschromosoom, mannetjes hebben er twee. Dit geslachtsbepalingssysteem is niet alleen uniek, maar blijkt ook oeroud.

Chromosomen bepalen bij octopussen en andere koppotigen het geslacht, concludeert een team Amerikaanse evolutiebiologen na uitgebreide genetische analyse die volgt op een onverwachte vondst in het dna van een vrouwelijke tweevlekoctopus (Octopus bimaculoides). Ze stuiten op een chromosoom met slechts de helft van de gebruikelijke hoeveelheid genetisch materiaal en waarvan de octopus maar één kopie bezit (Current Biology, 3 februari).

Het gaat om een geslachtschromosoom, deduceren de Amerikanen. Hoewel vrouwelijke octopussen allemaal maar één kopie hebben, blijken mannetjes in het bezit te zijn van een chromosomenpaartje. De onderzoekers vinden geen bewijs voor een ander chromosoom dat alleen in vrouwelijke dieren voorkomt. Er is daarom geen sprake van een zogenaamd ZZ-ZW-geslachtsbepalingssysteem – zoals bij vogels, waarbij wetenschappers mannetjes aanduiden met ZZ en vrouwtjes met ZW – maar van een ZZ-ZO-systeem. Vergelijkende genoomanalyse toont bovendien eenzelfde chromosoom aan bij andere octopussoorten, inktvissen, zeekatten en zelfs nautilussen, wat volgens de auteurs hint naar een enkele evolutionaire oorsprong die teruggaat tot de vroege geschiedenis van koppotigen ongeveer 480 miljoen jaar geleden.

‘Een unieke bevinding’, aldus Leo Beukeboom, evolutionair geneticus aan de Rijksuniversiteit Groningen. ‘Geslachtsdeterminatiemechanismen zijn boeiend vanuit een evolutionair perspectief omdat ze zo divers zijn, terwijl het eindproduct altijd hetzelfde is: mannetjes en vrouwtjes. In sommige diergroepen is het systeem tamelijk gefixeerd, zoals het XX-XY-systeem in zoogdieren en het ZZ-ZW-systeem in vogels. In andere groepen is er juist enorme variatie tussen soorten en bepalen chromosomen lang niet altijd het geslacht.’ Ook binnen het chromosomale geslachtsbepalingssysteem kan er bovendien variatie zijn in de genen voor geslachtsbepaling, vertelt Beukeboom. ‘Zo heeft Drosophila een XX-XY-systeem maar ligt er geen dominant gen voor mannelijkheid op het Y, zoals bij de mens, maar telt men het aantal X-chromosomen: mannetjes hebben er een, vrouwtjes hebben er twee. Het zou heel interessant zijn om het door de auteurs voorgestelde telmechanisme van Z-chromosomen verder uit te zoeken, omdat er naast Drosophila nog vrijwel niets bekend is over hoe dergelijke systemen werken.’

Beukeboom stemt in met de mogelijke vroege oorsprong van het Z-chromosoom bij koppotigen: ‘De samenstelling van dit chromosoom, met een geconserveerde genvolgorde en veel repetitief dna, wijst inderdaad op een vroeg ontstaan.’ Dit hoeft volgens hem geenszins te betekenen dat een universeel geslachtssysteem bestaat binnen de Cephalopoda. In veel diergroepen is het geslachtsbepalingssysteem immers zo evolutionair instabiel dat snelle overgangen kunnen plaatsvinden.

Het Amerikaanse team vond negentien genen die op de Z-chromosomen van alle onderzochte soorten voorkomen. Een groot aantal daarvan komt ook voor in de mens en komt in reproductief weefsel tot expressie. Verdere informatie over de genetische regulatie van de geslachtsbepaling ontbreekt echter nog en vergt verder onderzoek. ‘Al met al is dit een interessante bijdrage aan de kennis over de diversiteit van geslachtsdeterminatiesystemen, een studie aan een diergroep waar heel weinig van bekend is’, besluit Beukeboom.