Die zentrale Bartagame (Pogona vitticeps), die in den trockenen Landschaften Australiens beheimatet ist, ist eine faszinierende Art. Es hat eine genetische Geschlechtsbestimmung, aber wenn es bei hohen Temperaturen inkubiert wird, kehrt sich das genetische Geschlecht der Männchen um und entwickelt sich als Weibchen. Bildnachweis: Whiteley SL et al., 2021, PLOS Genetics
Bartagamen-Embryonen werden entweder durch Geschlechtschromosomen oder heiße Temperaturen zu Weibchen.
Uralte zelluläre Prozesse sind wahrscheinlich an temperaturabhängigen Geschlechtsumkehrungen beteiligt.
Bartagamen-Embryonen können zwei verschiedene Gensätze verwenden, um eine weibliche Eidechse zu werden – einer wird durch die Geschlechtschromosomen aktiviert und der andere durch hohe Temperaturen während der Entwicklung. Diese neuen Erkenntnisse veröffentlichten Sarah Whiteley und Arthur Georges von der University of Canberra am 15. April 2021 im Journal PLoS Genetics.
Bei vielen Reptilien und Fischen hängt das Geschlecht eines sich entwickelnden Embryos von der Umgebungstemperatur ab. Dieses Phänomen, das als temperaturabhängige Geschlechtsbestimmung bezeichnet wird, wurde in den 1960er Jahren entdeckt, aber die molekularen Details, wie es passiert, sind den Wissenschaftlern trotz eines halben Jahrhunderts intensiver Forschung entgangen. Die Forscher untersuchten die biochemischen Wege, die erforderlich sind, um in der neuen Studie ein Weibchen zu erzeugen, indem sie dieses Phänomen bei Bartagamen untersuchten. Männliche Bartagamen haben ZZ-Geschlechtschromosomen, während Weibchen ZW-Geschlechtschromosomen haben. Heiße Temperaturen können jedoch die ZZ-Geschlechtschromosomen außer Kraft setzen, was dazu führt, dass sich eine männliche Eidechse als Weibchen entwickelt.
Whiteley und Georges verglichen, welche Gene während der Entwicklung bei Bartagamen mit ZW-Chromosomen im Vergleich zu ZZ-Tieren, die hohen Temperaturen ausgesetzt waren, angeschaltet wurden. Sie entdeckten, dass zunächst unterschiedliche Gruppen von Entwicklungsgenen in den beiden Arten von Weibchen aktiv sind, aber dass die Wege letztendlich zusammenlaufen, um Eierstöcke zu produzieren. Die Ergebnisse stützen neuere Forschungen, die darauf hindeuten, dass alte Signalprozesse innerhalb der Zelle dazu beitragen, hohe Temperaturen in eine Geschlechtsumkehr zu übersetzen.
Die neue Studie ist die erste, die zeigt, dass es zwei Möglichkeiten gibt, einen Eierstock in der Bartagamen zu produzieren, und bringt uns dem Verständnis näher, wie die Temperatur das Geschlecht bestimmt. Die Studie identifiziert auch mehrere Kandidatengene, die möglicherweise an der temperaturabhängigen Geschlechtsbestimmung beteiligt sind. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für zukünftige Experimente, um die Rolle jedes Gens bei der Temperaturmessung und der Steuerung der sexuellen Entwicklung herauszufinden.
Whiteley fügt hinzu: „Die aufregendste Komponente dieser Arbeit ist die Entdeckung, dass der Mechanismus allgegenwärtige und hochgradig konservierte zelluläre Prozesse, Signalwege und epigenetische Prozesse der Chromatinmodifikation umfasst. Dieses neue Wissen bringt uns dem Verständnis näher, wie die Temperatur das Geschlecht bestimmt, also ist es eine sehr aufregende Zeit, in der Biologie zu sein.“
Referenz: „Zwei transkriptionell unterschiedliche Wege treiben die weibliche Entwicklung in einem Reptil mit sowohl genetischer als auch temperaturabhängiger Geschlechtsbestimmung an“ von Sarah L. Whiteley, Clare E. Holleley, Susan Wagner, James Blackburn, Ira W. Deveson, Jennifer A. Marshall Graves und Arthur Georges, 15. April 2021, PLoS Genetics.
DOI: 10.1371/journal.pgen.1009465
Finanzierung: Diese Arbeit wurde durch einen Discovery Grant des Australian Research Council (DP170101147) unterstützt, der an AG (Leitung), CEH und JMG vergeben wurde. SLW wurde durch einen CSIRO Research Plus Postgraduate Award, Postgraduate-Stipendien und ein Research Training Scholarship unterstützt. Die Geldgeber spielten keine Rolle beim Studiendesign, der Datenerhebung und -analyse, der Entscheidung zur Veröffentlichung oder der Erstellung des Manuskripts.
