Eine langjährige Frage in der Evolutionsbiologie ist, wie die sexuelle Selektion die Entwicklung ganzer Genome beeinflusst. In der sexuellen Selektion haben Personen mit bestimmten Merkmalen einen höheren Fortpflanzungserfolg, was zur Ausbreitung dieser Merkmale während einer Art führt.
Eine Studie von mir und meinen Kollegen im Milner Center for Evolution hat einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Unterschied in der Körpergröße zwischen Männern und Weibchen – als sexuelle Größendimorphismus (SSD) – und genetischen Veränderungen bei Säugetieren aufgedeckt. Diese Ergebnisse neue Erkenntnisse geben in die Art und Weise, wie die sexuelle Selektion die Struktur und Funktion des Genoms prägt.
Die sexuelle Selektion ist eine starke evolutionäre Kraft, die reproduktive Merkmale beeinflusst. Es wirkt typischerweise durch die Partnerauswahl (intersexuelle Selektion) und den Wettbewerb zwischen Personen des gleichen Geschlechts (intrasexuelle Selektion). Im Laufe der Zeit formen diese konstanten Druck die Genomarchitektur, Förderung der schnellen Entwicklung in Genen mit reproduktivem Erfolg verbunden.
Dies kann die Stimme, die Körpergröße, den Gefieder oder das andere Merkmal einer Art im Laufe der Zeit beeinflussen. In der Tat solcher Druck kann hinter einem Anstieg der Höhe stehen bei männlichen Menschen im Vergleich zu Frauen.
Die jüngsten Arbeiten belegen, wie sexuelle Selektion zu Veränderungen im genetischen Blaupause (Genom) und zu aktiv verwendeten Genen (Transkriptom) beiträgt.
Viele sexuell dimorphe Merkmale ergeben sich durch geschlechtsspezifische Unterschiede in der Genexpression. Das Ermöglicht ein einzelnes gemeinsames Genom verschiedene männliche und weibliche Typen produzieren.
Männer und Weibchen, die sich in der Körpergröße unterscheiden, sind ein gemeinsames Ergebnis der sexuellen Selektion. Einige Beispiele sind das Southern Elephant Seal (Mirounga Leonina), das Hausfrett (Mustela Putorius Furo) und das Nordfell -Siegel (Callorhinus ursinus), bei dem Männer mehr als 250% schwerer sind als Frauen. Im Gegensatz dazu weisen Arten wie die natale langfingerige Fledermaus (Miniopterus natalensis), Menschen und Wombats (vombatus ursinus) eine niedrigere SSD auf, wobei Männer weniger als 50% mehr als Frauen gewichten.
Ein großer Unterschied korreliert oft mit intensivem Wettbewerb von Männern, was zur Entwicklung von Merkmalen führt, die den Fortpflanzungserfolg wie eine hohe Statur verbessern. Während die Auswirkungen dieses Unterschieds auf die physikalischen Merkmale gut dokumentiert sind, blieb sein Einfluss auf die Genomentwicklung weitgehend unerforscht.
Geruchssinn gegen Gehirngröße
Wir analysierten Gruppen verwandter Gene, die genannt wurden Genfamilien über 124 Säugetierarten. Unsere Studie liefert überzeugende Beweise dafür, dass SSD mit großen Veränderungen in den Größen solcher Familien verbunden ist.
Insbesondere haben Arten mit hohem SSD eine Ausdehnung der mit dem Geruchsgefühl verbundenen Genfamilien. Gleichzeitig tendieren ihre Genfamilien im Zusammenhang mit der Entwicklung des Gehirns tendenziell zusammen.
Dies deutet darauf hin, dass bei Arten mit starkem männlichem Wettbewerb Investitionen in Merkmale, die zum Fortpflanzungserfolg helfen, wie olfaktorische Hinweise für die Erkennung von Partnern, vor der kognitiven Entwicklung priorisiert werden.
Umgekehrt zeigen Arten mit niedrigem SSD eine Ausdehnung von Gehirn-bezogenen Genfamilien. Dieses Muster legt nahe, dass bei diesen Säugetieren die natürliche Selektion kognitive Fähigkeiten und komplexe soziale Verhaltensweisen und nicht von sexuellen Wettbewerben angetriebene Eigenschaften bevorzugen.
Sexueller Konflikt, in dem Selektion in entgegengesetzten Richtungen bei Männern und Frauen wirkt, spielt eine wichtige Rolle bei der Genomentwicklung. Dies kann dazu führen, dass Männer hellere Farben und herausragende Merkmale entwickeln, wie in Pfauen (Pavo Cristatus) und Guppies (Poecilia reticulata) zu sehen ist. Diese Eigenschaften verbessern zwar den männlichen Erfolg, indem sie Frauen anziehen, aber sie könnten auch das Risiko erhöhen, von Raubtieren entdeckt zu werden.
Viele Geschlechtsunterschiede ergeben sich aufgrund der unterschiedlichen Selektion, die bei gemeinsamen genetischen Materialien unterschiedlich wirkt, wodurch evolutionäre Spannungen erzeugt werden. Dies kann zu einer sexuellen Genexpression führen, die es ermöglicht, bei Männern und Frauen unterschiedlich zu funktionieren. Dies ist beispielsweise bei Genen, die die helle Färbung in Guppys steuern, beispielsweise bei Genen der Fall.
Studien haben vorgeschlagen, dass Gene unter starker sexueller Selektion neigen dazu, sich schnell zu entwickelninsbesondere solche, die mit männlichen Fortpflanzungsmerkmalen wie Körpergröße oder Farbe verbunden sind. Darüber hinaus können genomische Merkmale wie die Duplikation von Genen die Entwicklung geschlechtsspezifischer Merkmale helfen und dazu beitragen, Konflikte zwischen den Geschlechtern zu lindern.
Unsere Ergebnisse stützen diese Ideen, indem sie zeigen, dass SSD die Evolution der Genfamilie beeinflusst und die für die sexuellen und kognitive Entwicklung von entscheidenden molekularen Wege beeinflusst.
Evolutionär Geben und Nehmen
Die sexuelle Selektion wirkt nicht isoliert. Es interagiert mit anderen evolutionären Kräften wie natürlicher Selektion und ökologischem Druck, um die Vielfalt zu formen. Beispielsweise können größere Körpergröße bei Männern Vorteile im physischen Wettbewerb verleihen. Aber es kann Erhöhen Sie auch die Stoffwechselanforderungen und das Risiko, von Raubtieren gefangen zu werden.
In ähnlicher Weise können große Gehirne und komplexe soziale Strukturen bei Arten bevorzugt werden, bei denen kognitive Fähigkeiten eine Rolle für den Fortpflanzungserfolg wie Menschen spielen. Aber das kommt bei der Kosten für langsamere Entwicklung und größere Energieverbrauch.
Dieses Zusammenspiel zwischen sexueller Selektion und anderer evolutionärer Druck unterstreicht die Komplexität der Genomentwicklung. Merkmale, die reproduktive Vorteile bieten, entsprechen möglicherweise nicht immer mit denen, die das Überleben verbessern. Dies führt zu Geben- und Nehmensituationen, die die Artenvielfalt im Laufe der Zeit beeinflussen.
Durch die Untersuchung der genetischen Grundlagen von SSD liefert unsere Studie neue Perspektiven, wie sich diese Situationen auf molekularer Ebene abspielen. Unsere Ergebnisse verfeinern letztendlich unser Verständnis darüber, wie die sexuelle Selektion die Genomentwicklung zwischen Säugetieren beeinflusst.
Zukünftige Forschungen sollten eingehend untersuchen, wie diese genomischen Veränderungen das Verhalten und die kognitiven Fähigkeiten bei verschiedenen Arten beeinflussen. Diese Ergebnisse werden aufregende neue Wege für die Forschung eröffnen und dabei helfen, grundlegende Fragen zu beantworten, wie die Evolution die biologische Vielfalt auf genetischer Ebene prägt.
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