Wie sich der genetische Kampf der Geschlechter bei Arten abspielt, die das Geschlecht wechseln können

Ein von RIKEN-Forschern entwickeltes Modell berücksichtigt erstmals Arten, die während ihres Lebenszyklus das Geschlecht ändern, und verspricht neue Erkenntnisse über Gene, die den Fortpflanzungserfolg von Männern und Frauen unterschiedlich beeinflussen. Der Studie ist veröffentlicht in Verfahren der Royal Society B: Biologische Wissenschaften.

Einige Gene, die den Fortpflanzungserfolg von Frauen steigern, können sich nachteilig auf den Fortpflanzungserfolg von Männern auswirken und umgekehrt – ein Phänomen, das als „sexueller Antagonismus“ bezeichnet wird. Manchmal können solche Gene bei Personen des Geschlechts, für das sie schädlich sind, zum Schweigen gebracht werden. Es kann jedoch lange dauern, bis diese sexuell antagonistischen Gene ausgeschaltet werden, sodass sie möglicherweise über Generationen hinweg bei beiden Geschlechtern aktiv bleiben.

„Forscher interessieren sich seit langem dafür, wie sexueller Antagonismus die genetische Variation in Populationen aufrechterhalten kann und ob Varianten, die ein Geschlecht begünstigen, systematisch bevorzugt werden“, sagt Thomas Hitchcock vom RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences.

Die meisten Modelle sexuellen Antagonismus gehen von einem einfachen Lebenszyklus aus, in dem Individuen Nachkommen zeugen und dann sterben. Wissenschaftler verleihen diesen Modellen nun einen realistischeren Charakter, indem sie Faktoren wie Inzucht und Überschneidungen zwischen Generationen berücksichtigen.

Einige Arten, darunter einige Fische, Pflanzen und Krebstiere, haben die Fähigkeit, im Laufe ihres Lebens das Geschlecht zu ändern. Sie werden als sequentielle Hermaphroditen bezeichnet und Individuen können sich in unterschiedlichem Alter sowohl als Männchen als auch als Weibchen fortpflanzen. Da der sexuelle Antagonismus bei diesen Arten besonders ausgeprägt sein kann, könnten sie sich als nützlich erweisen, um Theorien zur sexuell antagonistischen Selektion zu testen.

„Sequentielle Hermaphroditen sind interessant zu modellieren, weil sie Probleme von Alter und Geschlecht vermischen“, bemerkt Hitchcock.

Jetzt haben Hitchcock und Andy Gardner von der University of St Andrews, Großbritannien, zum ersten Mal sequentielle Hermaphroditen in Modelle sexuellen Antagonismus einbezogen.

Ihr Modell ermöglicht willkürliche Muster der Geschlechtsumwandlung, einschließlich Arten, die das Geschlecht von männlich zu weiblich und von weiblich zu männlich ändern. Das Modell umfasst auch Arten, die zwischen männlichen und weiblichen Fortpflanzungsstrategien wechseln, wie beispielsweise bestimmte Korallen.

Genetische Varianten, die in jungen Jahren von Vorteil sind, werden möglicherweise gegenüber solchen bevorzugt, die im Alter von Vorteil sind. Bei sequentiellen Hermaphroditen würde ein ähnliches Muster eine Tendenz zu einem Geschlecht hervorrufen, und diese Tendenz würde von der Richtung der Geschlechtsumwandlung abhängen.

„Unser Modell zeigt, wie unterschiedliche Geschlechtsumwandlungssysteme unterschiedliche Konsequenzen für sexuellen Antagonismus vorhersagen und wie dies in verschiedenen Teilen des Genoms variiert“, sagt Hitchcock.

Das Paar fand heraus, dass es bei Arten, die vom Weibchen zum Männchen wechseln, im Allgemeinen einfacher ist, dass die für Weibchen vorteilhaften genetischen Varianten in der nächsten Generation häufiger vorkommen. Der gegenteilige Trend gilt für Arten, die vom Männchen zum Weibchen wechseln.

Angesichts der Komplexität von Geschlechtsumwandlung, Alter und äußeren Einflüssen sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich. „Das ist faszinierend und wir möchten gerne mit anderen zusammenarbeiten, um diese Untersuchungen voranzutreiben“, sagt Hitchcock.