Könsskillnader och sexuella preferenser är ofta föremål för samtal. Vad skapar skillnaderna mellan män och kvinnor? Är de triviala eller djupgående? Är de genetiska eller miljömässiga, eller både och?

Vissa personer hävdar att män genetiskt sett är närmare besläktade med manliga schimpanser än med kvinnor. Andra bortser från könsskillnader eftersom de bestäms av en enda gen, kallad SRY, på Y-kromosomen.

Men nyckeln till skillnaden mellan män och kvinnor – och schimpanser – ligger inte bara i antalet av deras olika gener utan också i vad dessa gener gör.

En liten bakgrund

Låt mig först förklara lite om gener och kromosomer. Däggdjur (alla ryggradsdjur faktiskt) delar i stort sett samma samling av cirka 20 000 gener. Var och en av dessa är en kort bit DNA vars bassekvens kopieras till RNA och sedan översätts till ett protein.

Våra 20 000 gener är uppställda på ungefär en meter DNA (genomet), som är uppdelat i mindre bitar, som vi kan se i ett mikroskop som kromosomer när de rullar ihop sig för att dela sig. Grundsekvensen av generna kan skilja sig något från person till person och mycket från art till art.

Vi har alla två kopior av arvsmassan, en från modern och en från fadern, så det finns två kopior av varje kromosom – med undantag för könskromosomerna. Kvinnor har två X-kromosomer. Män har en enda X-kromosom (från modern) och den manliga specifika Y-kromosomen (från fadern). De genetiska skillnaderna mellan män och kvinnor ligger i dessa könskromosomer.

X bär på mer än 1 000 gener. Men Y har bara 45, som är allt som finns kvar av ett en gång vanligt kromosompar som differentierades till att bli X och Y. En av dessa 45 Y-bärande gener (SRY) bestämmer att ett barn med XY-kromosomer kommer att utvecklas som pojke.

Men Y-kromosomen är inte helt och hållet mansspecifik; 24 gener i dess översta lilla bit delas med X. Dessa är osannolikt att de skulle orsaka skillnader eftersom de finns hos båda könen.

Skillnader och Y-kromosomen

Resten av Y har förlorat de flesta av sina gener under 150 miljoner år av evolution. Några få klamrar sig fortfarande fast, men de är dödligt skadade av mutationer, så vi kan inte räkna dessa inaktiva “pseudogener”. Det finns faktiskt bara 27 aktiva proteinkodande gener på den manliga specifika delen av Y, även om flera finns i flera kopior (varav de flesta är inaktiva).

Vi kan inte heller räkna alla 27 eftersom minst 17 har kopior även på X-kromosomen. De flesta av dessa 17 förblir dedikerade till sitt ursprungliga syfte, med stöd av sin X-kopia. Endast tre har divergerat för att få manliga specifika egenskaper, t.ex. att tillverka spermier.

De återstående tio generna på människans Y har ingen kopia på X. De är specifika för män, så de skulle kunna bidra till skillnader mellan män och kvinnor. Några av dem började som kopior av gener på X men avvek långt från sin ursprungliga funktion och fick mansspecifika roller. Tre började som kopior av gener på andra kromosomer som var viktiga för manliga funktioner.

Det totala antalet gener som män har och som helt saknas hos kvinnor kan alltså vara så lågt som 13 (och inte högre än 27) av totalt 20 000 mänskliga gener. Denna andel motsvarar helt klart inte den förmodade genomiska skillnaden på 4 % mellan män och manliga schimpanser.

“Junk DNA” på Y

En stor del av DNA:t på Y-kromosomen kodar inte för proteiner och har betraktats som skräp, sekvenser som lämnats kvar från gamla virus och upprepats många gånger. Men gömda i detta skräp finns sekvenser som kopieras till långa RNA-molekyler men som inte översätts till protein.

Vi identifierar fler och fler av dessa icke-kodande gener, varav en del har förblivit desamma hos alla ryggradsdjur och förmodligen har någon funktion. Åtminstone vissa icke-kodande Y-gener kan ha viktiga roller i regleringen av könsdifferentieringsgener, även om detta ännu inte har påvisats.

Ännu mer fascinerande är nya bevis för att det bland skräp-DNA:t på tjurens Y-kromosom finns sekvenser som verkar för att snedvrida förhållandet mellan spermier som bär på Y-kromosomen, vilket gynnar födseln av manliga kalvar. När dessa sekvenser raderas går snedvridningen åt motsatt håll och gynnar kvinnliga kalvar.

Detta tyder på att även X-kromosomen har vissa knep för att företrädesvis hamna i spermier. Det verkar som om det pågår en kapprustning i varje däggdjurs genom när dessa “sexuellt antagonistiska” gener slåss mot varandra. Det finns många sexuellt antagonistiska gener, eventuellt även “böggener” som påverkar valet av partner.

X-gener och könsskillnader

En sällan erkänd skillnad mellan mäns och kvinnors arvsmassa är det olika antalet kopior av de mer än 1 000 proteinkodande generna på X-kromosomen. Det finns två kopior av dessa hos kvinnor och en hos män.

Differenserna i X-genernas dosering har ignorerats eftersom de antogs kompenseras av en mekanism som tystar alla gener på hela X-kromosomen hos kvinnor. Denna mekanism, som kallas X-kromosominaktivering, tystar ett eller annat X i cellerna i embryot, och denna tystnad förs vidare till grupper av celler i den vuxna individen.

Denna “epigenetiska” tystnad förändrar inte bassekvensen i DNA. Men den ändrar hur DNA binder till andra molekyler så att det inte kan kopieras till RNA och därmed inte producerar någon proteinprodukt.

Men nu vet vi att mer än 150 gener undgår inaktivering på människans – men inte på musens – X. Och oberoende av kön har antalet X-kromosomer djupgående effekter på vissa grundläggande metaboliska vägar, t.ex. fett- och kolhydratsyntesen, vilket kan ligga till grund för könsskillnader i mottaglighet för många sjukdomar. Möss som har två X-kromosomer är fetare än möss med bara en, till exempel, även om de har ändrats så att de är hanar.

Dessa 150 “escapee” X-gener ger oss cirka 163 gener som antingen är specifika för män eller är aktiva i olika doser hos män och kvinnor.

Vad de olika generna gör

Det är naivt att tro att dessa 163 gener alla kommer att ha samma grad av påverkan. Vissa kommer att koda för proteiner som är kritiska för livet, eller för kön. Andra kanske bara har en liten effekt, eller ingen synlig effekt alls.

I själva verket är effekterna av åtminstone några av dessa 163 gener djupgående. Den manliga bestämningsgenen SRY, till exempel, sätter igång en kaskad av dussintals gener som antingen aktiveras i manliga embryon eller stängs av i kvinnliga embryon under utvecklingen av testiklar eller äggstockar.

De flesta av dessa gener finns inte på könskromosomer, så de finns hos båda könen. Men de aktiveras i olika utsträckning – eller vid olika tidpunkter eller i olika vävnader – hos män och kvinnor. Om man räknar in dessa kommer man upp till en total genomisk skillnad på över 1 % mellan könen.

Vad mer är, SRY:s nedströms effekter är mycket mer djupgående än bara testikelbestämning. Manliga hormoner, t.ex. testosteron, syntetiseras av den embryonala testikeln och har långtgående effekter över hela den växande kroppen. Androgener aktiverar hundratals (kanske tusentals) gener som bestämmer manliga könsorgan, manlig tillväxt, hår, röst och delar av beteendet.

Om vi räknar dessa kommer vi nära 800 av 20 000 mänskliga gener, vilket är närmare den 4-procentiga skillnaden mellan män och manliga schimpanser.

Människor och schimpanser

Men denna ofta citerade skillnad är ett genomsnitt över hela genomet, varav endast en minoritet består av gener som kodar för proteiner. Den säger oss inte mycket om vilka genetiska skillnader som är viktiga.

Många uppenbara skillnader mellan människor och schimpanser, som hårighet och kanske till och med tal, kan bero på små förändringar i en eller ett fåtal gener. Skillnader i timing, eller mindre regulatoriska skillnader, kan ha enorma effekter på tillväxt och utveckling.

Det är naivt att låtsas att det inte finns några djupgående genetiska och epigenetiska skillnader mellan könen. Men vi kommer inte att lösa frågor om hur långtgående de biologiska skillnaderna är bara genom att räkna genskillnader. Hur dessa gener regleras och deras effekter i efterföljande led är det som gör skillnaden mellan män och schimpanser, eller män och kvinnor.