Gelijkheidsverschillen en seksuele voorkeuren zijn vaak een punt van gesprek. Wat zijn de verschillen tussen mannen en vrouwen? Zijn ze triviaal of diepgaand? Zijn ze genetisch of door de omgeving bepaald, of beide?
Sommigen beweren dat mannen genetisch nauwer verwant zijn aan mannelijke chimpansees dan aan vrouwen. Anderen verwerpen sekseverschillen omdat ze worden bepaald door een enkel gen, SRY genaamd, op het Y-chromosoom.
Maar de sleutel tot het verschil tussen mannen en vrouwen – en chimpansees – ligt niet alleen in het aantal van hun verschillende genen, maar in wat deze genen doen.
Een beetje achtergrond
Laat me eerst een beetje uitleggen over genen en chromosomen. Zoogdieren (alle gewervelde dieren, in feite) delen vrijwel dezelfde verzameling van ongeveer 20.000 genen. Elk van deze genen is een kort stukje DNA waarvan de basissequentie wordt gekopieerd in RNA, en vervolgens vertaald in een eiwit.
Onze 20.000 genen zijn gegroepeerd op ongeveer een meter DNA (het genoom), dat is opgedeeld in kleinere stukjes, die we onder een microscoop kunnen zien als chromosomen wanneer ze zich oprollen om te delen. De basisvolgorde van de genen kan enigszins verschillen van persoon tot persoon, en verschilt sterk van soort tot soort.
We hebben allemaal twee kopieën van het genoom, een van de moeder en een van de vader, dus er zijn twee kopieën van elk chromosoom – behalve voor de geslachtschromosomen. Vrouwen hebben twee X-chromosomen. Mannen hebben één X (van hun moeder) en de mannenspecifieke Y (van hun vader). De genetische verschillen tussen mannen en vrouwen liggen in deze geslachtschromosomen.
De X draagt meer dan 1.000 genen. Maar de Y heeft er slechts 45, die overblijven van een ooit gewoon chromosomenpaar dat zich onderscheidde tot de X en de Y. Een van deze 45 door de Y gedragen genen (SRY) bepaalt dat een baby met XY-chromosomen zich als jongen zal ontwikkelen.
Maar het Y-chromosoom is niet helemaal mannelijk-specifiek; 24 genen in zijn bovenste beetje worden gedeeld met de X. Het is onwaarschijnlijk dat deze verschillen veroorzaken, omdat ze in beide geslachten aanwezig zijn.
Verschil en het Y-chromosoom
De rest van het Y-chromosoom heeft in 150 miljoen jaar evolutie de meeste genen verloren. Een paar klampen zich nog vast, maar ze zijn fataal beschadigd door mutatie, zodat we deze inactieve “pseudogenen” niet kunnen tellen. Inderdaad, er zijn slechts 27 actieve eiwit-coderende genen op het mannelijk-specifieke deel van de Y, hoewel verschillende aanwezig zijn in meerdere kopieën (waarvan de meeste inactief zijn).
Nog niet alle 27 kunnen we tellen, want minstens 17 hebben ook kopieën op het X-chromosoom. De meeste van deze 17 blijven toegewijd aan hun oorspronkelijke doel, gesteund door hun X kopie. Slechts drie zijn gedivergeerd om mannenspecifieke eigenschappen te verwerven, zoals het maken van sperma.
De resterende tien genen op het menselijke Y hebben geen kopie op het X. Ze zijn specifiek voor mannen, dus zouden kunnen bijdragen aan verschillen tussen mannen en vrouwen. Sommige begonnen als kopieën van genen op de X, maar weken ver af van hun oorspronkelijke functie en kregen een mannenspecifieke rol. Drie zijn ontstaan als kopieën van genen op andere chromosomen die belangrijk waren voor mannelijke functies.
Het totale aantal genen dat mannen bezitten en volledig afwezig is bij vrouwen kan dus zo laag zijn als 13 (en niet hoger dan 27) op een totaal van 20.000 menselijke genen. Deze verhouding komt duidelijk niet overeen met het veronderstelde genomische verschil van 4% tussen mannen en mannelijke chimpansees.
‘Junk DNA’ op het Y
Veel van het DNA van het Y-chromosoom codeert niet voor eiwitten en wordt beschouwd als junk, sequenties die zijn overgebleven van oude virussen en vele malen zijn herhaald. Maar verborgen in deze rommel zijn reeksen die worden gekopieerd in lange RNA moleculen maar niet worden vertaald in eiwitten.
We identificeren steeds meer van deze niet-coderende genen, waarvan sommige in alle gewervelde dieren hetzelfde zijn gebleven en vermoedelijk een functie hebben. Ten minste enkele niet-coderende Y-genen kunnen een belangrijke rol spelen bij het reguleren van genen voor geslachtsdifferentiatie, hoewel dit nog niet is aangetoond.
Nog intrigerender is nieuw bewijs dat zich onder het junk-DNA op het Y-chromosoom van de stier sequenties bevinden die werken om de verhouding van sperma dat het Y-chromosoom draagt scheef te trekken, wat de geboorte van mannelijke kalveren begunstigt. Wanneer deze sequenties worden verwijderd, gaat de scheefgroei de andere kant op, ten gunste van vrouwelijke kalveren.
Dit suggereert dat het X-chromosoom ook een aantal trucs heeft om bij voorkeur in sperma te komen. Het lijkt erop dat er een wapenwedloop is in het genoom van elk zoogdier als deze “seksueel antagonistische” genen het uitvechten. Er zijn veel seksueel antagonistische genen, waaronder mogelijk “homo genen” die de partnerkeuze beïnvloeden.
X genen en sekse verschillen
Een zelden erkend verschil tussen het genoom van mannen en vrouwen is het verschillende kopie-aantal van de meer dan 1.000 eiwit-coderende genen op het X-chromosoom. Er zijn twee kopieën van deze bij vrouwen en één bij mannen.
Verschillen in X-gen dosering zijn genegeerd omdat ze zouden zijn gecompenseerd door een mechanisme dat alle genen op het gehele X-chromosoom bij vrouwen het zwijgen oplegt. Dit mechanisme, bekend als X-chromosoominactivering, schakelt een of andere X uit in de cellen van het embryo, en deze uitschakeling wordt doorgegeven aan groepen cellen van de volwassene.
Deze “epigenetische” inactivering verandert de basisvolgorde van het DNA niet. Maar het verandert de manier waarop het DNA zich bindt aan andere moleculen, zodat het niet kan worden gekopieerd in RNA, en dus geen eiwitproduct produceert.
Maar nu weten we dat meer dan 150 genen ontsnappen aan inactivering op de menselijke – maar niet de muis – X. En onafhankelijk van het geslacht, heeft het aantal X-chromosomen diepgaande effecten op een aantal fundamentele metabolische routes, zoals vet- en koolhydraatsynthese, die ten grondslag kunnen liggen aan sekseverschillen in gevoeligheid voor veel ziekten. Muizen met twee X-chromosomen zijn bijvoorbeeld dikker dan muizen met slechts één, zelfs als ze zijn veranderd zodat ze mannelijk zijn.
Deze 150 “ontsnapte” X-genen brengen ons op ongeveer 163 genen die ofwel mannelijk-specifiek zijn, ofwel in verschillende doses actief zijn bij mannen en vrouwen.
Wat de verschillende genen doen
Het is naïef om te denken dat deze 163 genen allemaal dezelfde mate van invloed zullen hebben. Sommige coderen voor eiwitten die essentieel zijn voor het leven, of voor seks. Andere hebben misschien maar een klein effect, of helemaal geen zichtbaar effect.
In feite zijn de effecten van ten minste enkele van deze 163 genen ingrijpend. Het mannelijk-bepalende SRY-gen, bijvoorbeeld, kick-start een cascade van tientallen genen die ofwel worden ingeschakeld in mannelijke embryo’s of uitgeschakeld in vrouwelijke embryo’s tijdens testis of eierstok ontwikkeling.
De meeste van deze genen liggen niet op geslachtschromosomen, dus zijn ze aanwezig in beide geslachten. Maar ze worden in verschillende mate – of op verschillende tijdstippen of in verschillende weefsels – aangezet bij mannetjes en vrouwtjes. Als je deze optelt, komt het totaal op meer dan 1% genomisch verschil tussen de seksen.
Wat meer is, de downstream effecten van SRY zijn veel ingrijpender dan alleen de bepaling van de testis. Mannelijke hormonen, zoals testosteron, worden gesynthetiseerd door de embryonale testis en hebben verreikende effecten in het hele zich ontwikkelende lichaam. Androgenen zetten honderden (misschien wel duizenden) genen aan die mannelijke genitaliën, mannelijke groei, haar, stem en gedragselementen bepalen.
Als we deze tellen, komen we in de buurt van 800 van de 20.000 menselijke genen, wat dichter ligt bij het verschil van 4% tussen mannen en mannelijke chimpansees.
Mensen en chimpansees
Maar dit vaak aangehaalde verschil is een gemiddelde over het hele genoom, waarvan slechts een minderheid bestaat uit genen die coderen voor eiwitten. Het zegt ons weinig over welke genetische verschillen belangrijk zijn.
Veel voor de hand liggende verschillen tussen mensen en chimpansees, zoals beharing en misschien zelfs spraak, kunnen het gevolg zijn van minieme veranderingen in een of enkele genen. Verschillen in timing, of kleine regulatieverschillen, kunnen enorme gevolgen hebben voor groei en ontwikkeling.
Het is naïef om te doen alsof er geen diepgaande genetische en epigenetische verschillen tussen de seksen zijn. Maar de vraag hoe groot de biologische verschillen zijn, lossen we niet op door alleen genverschillen te tellen. Hoe deze genen worden gereguleerd en hun downstream effecten zijn wat het verschil maken tussen mannen en chimpansees, of mannen en vrouwen.