U wielu zwierząt płeć wcale nie jest ustalona raz na całe życie. Zależy od temperatury środowiska, sytuacji społecznej czy dostępności partnerów w okolicy. Jedne gatunki mogą zmienić płeć raz w życiu, czasem tylko z samca na samicę, czasem z samicy na samca, a są i takie, które mogą to czynić wielokrotnie w dowolnym kierunku. Dla naukowców stanowią doskonały model, za pomocą którego można weryfikować hipotezy o „płci mózgu”.
Geny samca, płeć samicy
Cały nasz materiał genetyczny podzielony jest na 46 „pakunków” zwanych chromosomami. Dwa z nich to właśnie chromosomy płci. Jeden wygląda jak X, drugi jak Y. Jeśli ktoś otrzyma XX, będzie kobietą. Jeśli XY – mężczyzną. Tak samo jest u wszystkich ssaków. U ptaków z kolei chromosomy płci noszą miana W i Z. Dwa odmienne – ZW – ma tym razem samica, a dwa jednakowe – ZZ – samiec.
Wystarczy jednak wypuścić się poza królestwo zwierząt ciepłokrwistych, a pojawiają się całkiem nowe zasady.
Agama brodata (Pogona vitticeps) to australijska jaszczurka, u której płeć na pozór też wyznaczają geny. Z kombinacji chromosomów ZZ rozwija się bowiem samiec, a z ZW – samica. Jednak w 2007 roku, na łamach prestiżowego „Science”, zespół badaczy opisał nieznaną wcześniej formę wyznaczania płci u tego gatunku. Uczeni umieszczali jaja agamy brodatej w inkubatorach o różnej temperaturze. W warunkach poniżej 20 st. C wszystkie zarodki obumierały. W temperaturze pomiędzy 22 a 32 st. C z połowy jaj wykluwały się zwykle samce, a z połowy samice. W najcieplejszych warunkach na świat przychodziły głównie samice – na 33 żeńskie osobniki przypadło zaledwie 2 męskie. Część samic miała przy tym męski zestaw chromosomów (ZZ). To zaś oznaczało, że wysoka temperatura w okresie zarodkowym zmieniła im płeć na żeńską.
Inne gady całkowicie zrezygnowały z genetycznego wyznaczania płci. U żółwi czy krokodyli to, czy z jaj wykluje się samiec czy samica, zależy wyłącznie od temperatury otoczenia. U tuatary (zwanej też hatterią) – gada, który ma pradawny rodowód, a dziś żyje wyłącznie w Nowej Zelandii – ten mechanizm jest wyjątkowo precyzyjnie uregulowany. Z doświadczeń, jakie przeprowadzono, wynika, że w temperaturze 22 st.C z jaj tuatary wykluwały się wyłącznie samce. Przy 21 st.C – na 80 zarodków 77 wykształciło się jako samice. Podobne zjawisko obserwuje się u ryb. Aż w ośmiu rodzinach tej grupy zwierząt to, czy z jaj wylęgnie się osobnik męski czy żeński, zależy od temperatury. Tak samo też jak u hatterii ciepło w środowisko sprzyja rozwojowi samców, a chłód – samic.
Szukam partnera, płeć dopasuję
Wśród ryb taka umiejętność nie robi jednak wielkiego wrażenia. Wiele ich gatunków może bowiem zmienić płeć jeszcze długo po wykluciu się z jaja, często już jako osobniki dojrzałe. W 10 rodzinach ryb osobniki przechodzą z płci męskiej na żeńską, a w 19 na odwrót – z żeńskiej na męską. I tak u talasomy sinogłowej (Thalassoma bifaciatum) młode wylęgają się bądź jako samce bądź jako samice. Obie płcie są trudne do odróżnienia, gdyż mają takie same żółte ubarwienie ciała. Jeśli samce urosną na tyle, że są w stanie zająć i obronić przed rywalami terytorium na rafie koralowej, zmieniają kolor na mieszaninę niebieskiego, zielonego i biało-czarnych pasków. Zdarza się, że samica trafia na okazję przejęcia takiego obszaru. Wtedy ona również zmienia ubarwienie ciała, a wraz z nim płeć. Staje się wówczas samcem, który broni terytorium przed rywalami i zapładnia wpadające do niego samiczki.
U ryb koralowych z gatunku Parapercis cylindrica wszystkie osobniki najpierw mają płeć żeńską. Tworzą potem grupy złożone z jednego samca i do 10 samic. Gdy „właściciel” haremu zniknie, największa z samic zmienia płeć i przejmuje w stadzie jego funkcję. Podobny schemat obowiązuje u papugoryby Sparisoma radians. Tam jednak po śmierci samca największa z samic odmawia zmiany płci. Tę rolę bierze na siebie jedna z mniejszych rybek w stadzie. Być może dlatego, że płodność największej samicy jest większa niż wszystkich pozostałych razem wziętych. Nie opłaca się jej zmieniać w samca, bo będzie miała mniej potomstwa niż gdy pozostanie przy swojej płci.
W stadach błazenka Amphiprion melanopus sytuacja jest odwrotna. Na całą grupę przypada tylko jedna samica, której rozmiary przewyższają każdego z pozostałych osobników. Wszystkie one są samcami, ale tylko jeden z nich ma prawo zapładniać ukochaną. Reszta nie rozmnaża się i czeka na swoją okazję. Ta nadchodzi, gdy samica ginie. Płodny samiec natychmiast zmienia się w samicę, a zwolnione przezeń stanowisko reproduktora zajmuje jeden z jego podwładnych.
Inna rybka raf koralowych – Trimma okinawae – początkowo jest samicą. Kiedy urośnie na tyle, że staje się największa w grupie, zmienia płeć na męską. Jeśli jednak zmieni stado i w nowym odkryje, że jest mniejsza od dominującego samca, na powrót staje się samicą. Podobną umiejętność ma Gobiodon histrio. Ta ryba żyje jednak w związkach monogamicznych. Gdy jeden z partnerów zginie, to drugi wyrusza na poszukiwanie nowej relacji. Jeśli znajdzie rybę o płci przeciwnej, pozostanie przy dotychczasowej, jeśli nowy partner będzie miał tę samą płeć – zmieni swoją, by utworzyć tradycyjne męsko-żeńskie stadło.
Jeszcze dalej poszła pierścienica Ophryotrocha puerilis. Ona też żyje w monogamicznych parach. W każdej z nich większy osobnik pełni funkcję samicy. Męski jednak rośnie szybciej. Gdy swymi rozmiarami prześcignie partnerkę, zmienia płeć na żeńską. Dotychczasowa samica zaś przejmuje funkcje samca. Do takiej zmiany ról może dochodzić jeszcze wielokrotnie.
Nowa płeć, stary charakter
Każda z tych przemian jest dla zwierzęcia sporym wysiłkiem. U rybki Trimma okinawae, która płeć może modyfikować wiele razy, pierwsza przemiana zajmuje od 5 do 9 dni. Kolejna – już 18. Inna z rybek zmienia swoje zachowanie płciowe w ciągu godzin, a czasem i minut od pojawienia się okazji. Ale modyfikacja narządów płciowych trwa dużo dłużej. Ba, eksperymenty wykazały, że nawet usunięcie gonad nie powstrzymywało ryb od przejścia z żeńskiej formy w męską. Zmiany w płci mózgu poprzedzają więc zmiany w narządach płciowych! Black i Gober piszą między innymi o odmiennej wielkości komórek nerwowych odpowiedzialnych za wykrywanie jednego z hormonów (wazotocyny) u ryb koralowych. Ponieważ u samców są one większe, rosną także u tych samic, które zmieniają płeć. Reakcja na ten hormon staje się mocniejsza, jeszcze zanim gonady zaczną zalewać organizm testosteronem.
U ryby Parapercis cylindrica po zmianie płci z żeńskiej na męskiej przebudowie ulega nawet organ równowagi. Prawdopodobnie wiąże się to z nowymi obowiązkami świeżo upieczonego samca. Częściej musi on staczać walki z rywalami oraz dobrze poznać i patrolować zajęte przez siebie terytorium. To zaś wymaga większej pracy zmysłów.
Te dane doprowadziły ewolucjonistę Stefana Walkera do głośnego eksperymentu, jaki przeprowadził wraz z Dennisem Sprengerem z Uniwersytetu w Tybindze w Niemczech i trzema innymi współpracownikami. Zafrapował ich problem, jak te wszystkie przemiany zmieniają osobowość zwierzęcia. Wybrali dwie cechy: aktywność i agresywność. Zmierzyli je u samic, a następnie z ich stada zabrali samca. Tym samym zachęcili żeńskie osobniki do zmiany płci. Po metamorfozie ponownie określili cechy ich osobowości. Generalnie u wszystkich osobników po zmianie płci wzrósł poziom agresji, a nie zmienił się poziom aktywności. Ale te ryby, które jako samice były bardziej aktywne i agresywne, stały się jednocześnie bardziej aktywnymi i agresywnymi samcami. Tak samo osobniki spokojniejsze w postaci żeńskiej okazały się spokojniejszymi formami męskimi. Mimo zmian w narządach płciowych, w zmysłach czy hormonach, ich osobowość raczej się nie zmieniła.
Stąd zaś płynie wniosek, że łatwiej zmienić płeć niż charakter.