Fuglene, bierne, chimpanserne, menneskene – vi gør det alle sammen, men kun få mennesker er klar over, at seksuel reproduktion faktisk først udviklede sig hos væsener, der var meget forskellige fra os selv.
Så hvad var de, og hvordan startede det hele? Hvad er den virkelige historie om fuglene og bierne?
Den seksuelle reproduktions begyndelse har altid været en gåde for forskerne. I dag på Jorden reproducerer 99 % af de flercellede væsener – de store organismer, vi kan se – sig seksuelt. Alle har deres unikke mekanismer, men hvorfor denne proces har udviklet sig, er faktisk et emne, der er et stort mysterium.
Selv for Darwin, evolutionens fader, var sex forvirrende
Selv for Darwin, evolutionens fader, var sex forvirrende. Han skrev i 1862: “Vi kender ikke engang i det mindste den endelige årsag til seksualiteten; hvorfor nye væsener skulle frembringes ved foreningen af de to seksuelle elementer. Hele emnet er endnu skjult i mørke.”
Mange arter er fuldstændig optaget af sex og vil gå langt for at få en partner. Hanen af en kratfugl bygger kunstfærdige reder for at imponere hunnerne; hunnen af en glødelorm har en lysende hale for at lokke hannen til; selv den parfume, som en blomst producerer, er blot et smart trick for at tiltrække insekter, som vil samle pollen op og derefter søge hen til naboplanter og befrugte dem i processen.
Selv med al denne mesmeriske mangfoldighed følger alle seksuelt reproducerende organismer den samme grundlæggende vej for at skabe nye afkom – to medlemmer af samme art kombinerer deres DNA for at skabe et nyt genom.
Før sex udviklede sig, foregik al reproduktion aseksuelt, hvilket grundlæggende betyder ved celledeling
For sex udviklede sig, foregik al reproduktion aseksuelt, hvilket grundlæggende betyder ved celledeling – en organisme deler sig bogstaveligt talt i to dele for at danne to.
Det er en simpel kopierings- og delingsmekanisme, og det er noget, som alle bakterier, de fleste planter og endda nogle dyr gør i det mindste en del af tiden.
Mekanismen for aseksuel reproduktion er meget mere effektiv og mindre rodet end seksuel reproduktion. En aseksuel art behøver ikke at spilde tid og energi på at lede efter og imponere en partner, de vokser bare og deler sig i to. Sammenlign det med den besværlige og til tider farlige proces med at tiltrække en partner til seksuel reproduktion.
En aseksuel art behøver ikke at spilde tid og energi på at lede efter og imponere en partner
Og så er der de andre åbenlyse omkostninger ved sex. At sætte dele af to separate genomer sammen kræver en anden slags proces – et æg skal befrugtes. Det betyder også, at hver forælder kun giver halvdelen af sine gener videre til afkommet. Seksuelle forældre producerer derimod et afkom, der stort set er kulstofkopier af dem selv, hvilket lyder som en bedre tilgang til en verden, hvor vi får at vide, at vores gener selvisk ønsker at sikre deres overlevelse.
Så, når alt dette er taget i betragtning, hvorfor vælger så mange arter den lange og snørklede vej med seksuel reproduktion, når der findes en mere ligetil vej? Sex må give en eller anden evolutionær fordel, der opvejer de åbenlyse ulemper.
I 1886 foreslog den tyske evolutionsbiolog August Weismann en sådan fordel. Han sagde, at seksuel reproduktion omrokerer generne for at skabe “individuelle forskelle”, som den naturlige selektion virker på. Grundlæggende er sex en mulighed for to organismer af samme art til at samle deres ressourcer.
I nogle undersøgelser er aseksuelt reproducerende arter blevet overtalt til at blive seksuelle
Nogle af deres afkom vil bære en fordelagtig blanding af gode gener fra begge forældre, hvilket betyder, at de vil reagere bedre på miljømæssige belastninger, som ville bringe aseksuelle arter i stor fare. Faktisk kan sex endog sætte tempoet i evolutionen op – en indlysende fordel, hvis miljøforholdene også ændrer sig hurtigt.
Det ultimative bevis på disse fordele ved sex kommer fra undersøgelser, hvor aseksuelt reproducerende arter er blevet overtalt til at blive seksuelt reproducerende arter. Primitive encellede organismer klarer sig normalt fint med aseksuel reproduktion, men hvis miljøstresset er stort, kan de blive til seksuelle arter.
Miljøstress kan være alt fra en lille ændring i vejret til et meteornedslag.
Oprindelsen af seksuel reproduktion har længe været et mysterium, dels fordi vi observerer verden, som den er nu, hvor mange aseksuelle organismer trives, og nogle organismer, der kan reproducere sig på begge måder, stadig synes at foretrække aseksuel reproduktion. Nogle af disse organismer omfatter; gær, snegle, søstjerner og bladlus.
Men faktisk afhænger den reproduktionsmetode, de vælger, af de miljømæssige omstændigheder omkring dem – de fleste formerer sig kun seksuelt i perioder med stress og formerer sig aseksuelt resten af tiden.
Men den tidlige verden var et meget mere ugæstfrit sted, hvor miljøet ofte ændrede sig meget hurtigt. Under disse omstændigheder kunne høje mutationsrater under de rette betingelser have tvunget en aseksuel organisme til at blive seksuel.
Fossilerne i stenene kan fortælle os mere om oprindelsen af seksuel reproduktion, men fossiler er sparsomme og svære at finde, så det er svært at sige præcis, hvad der skete. Chris Adami fra Michigan State University ser teoretisk på processen.
Sex betyder, at man vælger en god partner og dermed vælger en bedre fremtid for sit afkom.
Adami forklarer, at man kan se på evolutionen i form af information – de ting, man skal vide for at kunne overleve. Evolution handler om “informationsbevaring og informationserhvervelse – jo mere du ved, jo bedre er du”, siger han.
Det er altså en “læringsproces” – en organisme “lærer” nye oplysninger, især i et miljø under forandring, og organismen giver disse erfaringer videre (i sit DNA) til den næste generation for at hjælpe dem med at overleve.
Sex gør det muligt at gøre dette mere effektivt og giver arterne en nemmere måde at “huske” nyttige oplysninger på – de er kodet i deres gener. Det skyldes, at processen indebærer, at man vælger en seksuel partner, der selv har nået seksuel modenhed ved at træffe gode valg. Sex betyder, at man vælger en god partner og dermed vælger en bedre fremtid for sit afkom.
“Erhvervelse og vedligeholdelse af information er nødvendig for, at evolutionen kan fungere – at man husker det gamle og forestiller sig fremtiden.”
Dette element af valg er med til at forklare en anden gåde: Hvorfor har vi brug for hanner? Hvis kun halvdelen af dit afkom – døtre – rent faktisk vil producere afkom, hvorfor har evolutionen så gjort sig den ulejlighed at have sønner? Hvorfor ikke lade alle afkom være i stand til at producere unger?
Darwins løsning på mysteriet om mændene var at antyde, at naturlig udvælgelse ikke var det eneste evolutionære pres, der var på spil i forbindelse med køn. Der var også noget andet i gang – noget, som Darwin kaldte seksuel selektion. Det er dybest set en præference fra det ene køn for visse egenskaber hos individer af det andet køn.
Hvorfor beskæftigede evolutionen sig med sønner? Hvorfor ikke lade alle afkom være i stand til at producere unger?
En undersøgelse offentliggjort i 2015 viste, at det er afgørende for hanner at konkurrere om reproduktion og for hunnerne at vælge mellem disse konkurrerende hanner. Seksuel udvælgelse gennem eksistensen af to køn opretholder befolkningens sundhed og beskyttelse mod udryddelse.
Det er med til at opretholde en positiv genetisk variation i en population. Når et individ skal udkonkurrere rivaler og tiltrække partnere i kampen for at reproducere, skal det være godt til det meste, så seksuel selektion udgør et vigtigt og effektivt filter til at opretholde og forbedre befolkningens genetiske sundhed.
Fundene er med til at forklare, hvorfor køn fortsat er en dominerende mekanisme til at producere afkom. Det dikterer i sidste ende, hvem der får lov til at reproducere deres gener til næste generation.
Sex, som vi kender det, kan spores mindst lige så langt tilbage som en primitiv fisk
Sex er en udbredt og meget stærk evolutionær kraft, men hvornår skete udviklingen af sex egentlig, og hvilke slags skabninger var de første, der begyndte at gøre det?
De fleste tænkende mennesker accepterer evolutionsteorien om, at mennesket har udviklet sig fra en fælles forfader, som vi deler med aberne, der på deres side har udviklet sig fra endnu mere primitive organismer. Disse tanker går tilbage til 1871, da Darwin udgav The Descent of Man and Selection in Relation to Sex.
Evolutionen af sex, som vi kender den, kan dog faktisk spores meget længere tilbage end til vores abelignende forfædre. Den går mindst så langt tilbage som til en primitiv fisk kaldet Microbrachius dicki. Det fossile bevis herfor blev fundet i 385 millioner år gamle sten i Skotland.
“Microbrachius” betyder “små arme”, men det var først for nylig, at forskerne blev klar over, hvad disse små arme var til for. Der er små sugekopper på armene, og en omhyggelig analyse af fossilerne viste, at hunfiskens versioner havde små plader, der låste hannernes versioner på plads, ikke ulig velcro: Armene var involveret i seksuel reproduktion.
For at forstå den egentlige oprindelse af seksuel reproduktion skal vi dog 1,2 milliarder år tilbage i tiden
Det er dog ikke bare en hvilken som helst form for seksuel reproduktion. Disse fisk var de tidligste hvirveldyr, vi kender, der reproducerede sig ved intern befrugtning, ligesom mennesker gør. De var også de første arter, der udviste det, som biologer kalder seksuel dimorfisme: hanner og hunner ser forskellige ud fra hinanden.
De fleste fisk i dag formerer sig faktisk ved at frigive æg og sæd uden for kroppen. Forskerne er ikke sikre på, hvorfor M. dicki udviklede et internt befrugtningssystem, men det faktum, at den gjorde det, banede vejen for seksuel reproduktion i dens mest velkendte form.
For at forstå den seksuelle reproduktions virkelige oprindelse skal vi dog endnu længere tilbage i tiden. Vi ved, at alle seksuelt reproducerende organismer stammer fra én fælles forfader, så det er et spørgsmål om at analysere de spor, der findes i de sparsomme fossile optegnelser, for at finde ud af, hvor og hvornår denne forfader levede.
Det er klipper i det arktiske Canada, der indeholder de spor, som forskerne leder efter. Stenene blev aflejret i marine tidevandsmiljøer for 1,2 milliarder år siden, og de indeholder fossiler, der fortæller os om den første seksuelle reproduktion.
Et fossil kaldet Bangiomorpha pubescens er en flercellet organisme, der reproducerede sig seksuelt, hvilket er den ældste rapporterede forekomst i fossilregistret. B. pubescens var ikke en fisk eller endog et dyr. Det var en form for rødalge eller tang. Det var tang, der først havde sex.
Beviset på, at disse fossiler reproducerede sig seksuelt, er, at de sporer eller reproduktive celler, de genererede, fandtes i to former – han- og hunkøn. I dag ved vi, at rødalger mangler sædceller, der svømmer aktivt. De er afhængige af vandstrømme til at transportere deres formeringsceller, og det er sandsynligvis sådan, de har gjort det i de sidste 1,2 milliarder år.
Det var tang, der først havde sex
Rødalger er en af de største og ældste grupper af alger med omkring 5.000 til 6.000 arter af overvejende flercellede marine alger, herunder mange bemærkelsesværdige tangarter.
De er en meget forskelligartet gruppe, og de har holdt sig meget ens i udseende i 1,2 milliarder år. Denne lang levetid betyder, at de kan beskrives som “levende fossiler” – de er et levn fra fortiden, der minder os om, hvor vi kommer fra.
Det er det usædvanligt barske og skiftende miljø, som B. pubescens levede i, der kan have fået kønnet til at udvikle sig for 1,2 milliarder år siden.
Galen Halverson fra McGill University i Montreal, Canada, forklarer: “Med hensyn til klimaet ser det ud til, at Bangiomorpha pubescens-fossilerne dukkede op omkring det samme tidspunkt, hvor hundreder af millioner af år med relativ miljømæssig stilstand var slut. Vi ser store forstyrrelser i kulstof- og iltkredsløbet på dette tidspunkt, hvilket tyder på store miljømæssige skift.”
På dette tidspunkt var køn afgørende for den efterfølgende succes og evolution af flercellede organismer. Disse fossiler markerer derfor betydelige fremskridt i livets udvikling. Halverson tilføjer: “Sammenhængen mellem seksuel reproduktion, flercellighed, iltning og den globale kulstofcyklus er stadig uklar, men det er svært ikke at formode, at disse begivenheder er tæt forbundet.”
Det at studere disse sten for at forstå den slags miljø, der gjorde det muligt at udvikle sex og dermed forstå oprindelsen af flercellighed på vores planet, informerer ikke kun om vores fortid, og hvor vi kommer fra, men også om muligheden for, at liv kan udvikle sig på andre planeter.
Det er svært at forestille sig, at tang er igangsætter af den seksuelle revolution, men det var disse betydningsfulde evolutionære udviklinger for 1,2 milliarder år siden, der banede vejen for livet på Jorden, som vi kender det.
Vivien Cumming er på Twitter og Instagram: @drvivcumming
Følg med over fem millioner BBC Earth-fans ved at synes godt om os på Facebook, eller følg os på Twitter og Instagram.
Hvis du kunne lide denne historie, så tilmeld dig det ugentlige nyhedsbrev fra bbc.com med titlen “If You Only Read 6 Things This Week”. Et håndplukket udvalg af historier fra BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel og Autos, leveret til din indbakke hver fredag.