Fitness-bezogene Effekte von Sex-Umkehr in Springfröschen

Bei Säugetieren und Vögeln (warmblütigen Tieren) gibt die Zusammensetzung der Geschlechtschromosomen die Richtung der sexuellen Entwicklung vor. So entwickeln sich bei Säugetieren Individuen mit zwei Kopien des X-Chromosoms zu Weibchen, während Individuen mit einer Kopie des X- und einer Kopie des Y-Chromosoms zu Männchen werden. Während das Vorhandensein von Geschlechtschromosomen bei vielen Amphibien-, Reptilien- und Fischarten nachgewiesen wurde, haben Experimente in den letzten Jahrzehnten zu der Erkenntnis geführt, dass die sexuelle Entwicklung bei diesen Kaltblütern sowohl durch interne als auch externe Faktoren beeinflusst werden kann. Die Ergebnisse dieser Experimente deuten darauf hin, dass die Umweltbedingungen die Auswirkungen der Geschlechtschromosomen aufheben können, wenn Embryonen oder Larven ungewöhnlich hohen oder niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind. In einem solchen Fall kann ein Individuum, das zwei Kopien des X-Chromosoms trägt, männlich statt weiblich werden. Dieses Phänomen wird als umweltbedingte Geschlechtsumkehr bezeichnet. In jüngster Zeit wurden bei einigen kaltblütigen Arten in der Natur geschlechtsumgekehrte Individuen gefunden, was darauf hindeutet, dass eine Geschlechtsumkehr nicht nur unter künstlichen Bedingungen herbeigeführt werden kann, sondern auch in Wildpopulationen vorkommt. Da extreme Temperaturbedingungen aufgrund des Klimawandels immer häufiger auftreten, ist zu erwarten, dass die Geschlechtsumkehr auch in der Natur immer häufiger vorkommt. Wir wissen jedoch beunruhigend wenig über die Auswirkungen der Geschlechtsumwandlung sowohl auf individueller als auch auf Populationsebene. Sind geschlechtsumgekehrte Individuen genauso lebensfähig wie andere? Können sich geschlechtsumgekehrte Individuen ähnlich wie andere fortpflanzen und Nachkommen zeugen? Dies sind Fragen, die auf der Ebene des Individuums wichtig sind. Die Antworten sind jedoch auch für den Fortbestand der Population wichtig, da die Perspektiven künftiger Generationen von ihnen abhängen. Wenn die Geschlechtsumwandlung häufig vorkommt, kann es zu einem Defizit bei einem Geschlecht kommen. Theoretisch könnten alle XX- Individuen zu Männchen werden, und wenn dies geschieht, wird es keine Weibchen mehr geben und die Population wird aussterben. Dieses Projekt konzentriert sich auf den Springfrosch, eine Amphibienart, von der bekannt ist, dass in freier Wildbahn geschlechtsumgekehrte XX-Männchen vorkommen. Unser Ziel ist es, eine Vielzahl von Informationen über die Überlebensaussichten und den Paarungserfolg geschlechtsumgekehrter Tiere zu sammeln, indem wir sowohl Wildpopulationen untersuchen als auch die Entwicklung von Individuen in Gefangenschaft beobachten. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse Vorhersagen über die Zukunft der beweglichen Froschpopulationen unter dem derzeitigen Klimawandel ermöglichen und zu einem besseren Verständnis der Evolution der Geschlechtsentwicklung beitragen werden.

Bei Säugetieren und Vögeln (warmblütigen Tieren) gibt die Zusammensetzung der Geschlechtschromosomen die Richtung der geschlechtlichen Entwicklung vor. So entwickeln sich bei Säugetieren Individuen mit zwei Kopien des X-Chromosoms zu Weibchen, während Individuen mit einer Kopie des X- und einer Kopie des Y-Chromosoms zu Männchen werden. Während das Vorhandensein von Geschlechtschromosomen bei vielen Amphibien-, Reptilien- und Fischarten nachgewiesen wurde, haben Experimente in den letzten Jahrzehnten zu der Erkenntnis geführt, dass die geschlechtliche Entwicklung bei diesen Kaltblütern sowohl durch innere als auch äußere Faktoren beeinflusst werden kann. Die Ergebnisse dieser Experimente deuten darauf hin, dass Umweltbedingungen die Auswirkungen der Geschlechtschromosomen aufheben können, wenn Embryonen oder Larven ungewöhnlich hohen oder niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind. In einem solchen Fall kann ein Individuum, das zwei Kopien des X-Chromosoms trägt, männlich statt weiblich werden. Dieses Phänomen wird als umweltbedingte Geschlechtsumkehr bezeichnet. In jüngster Zeit wurden bei einigen kaltblütigen Arten in der Natur Individuen mit Geschlechtsumkehr gefunden, was darauf hindeutet, dass dieser Prozess nicht nur unter künstlichen Bedingungen herbeigeführt werden kann, sondern auch in Wildtierpopulationen vorkommt. Da extreme Temperaturbedingungen aufgrund des Klimawandels immer häufiger auftreten, ist zu erwarten, dass die Geschlechtsumkehr auch in der Natur immer häufiger vorkommt. Wir wissen jedoch beunruhigend wenig über die Auswirkungen der Geschlechtsumkehr sowohl auf individueller als auch auf Populationsebene. Sind Individuen mit Geschlechtsumkehr genauso lebensfähig wie andere? Können sich Individuen mit Geschlechtsumkehr ähnlich wie andere fortpflanzen und Nachkommen zeugen? Dies sind Fragen, die auf der Ebene des Individuums wichtig sind. Die Antworten sind jedoch auch für den Fortbestand der Population wichtig, da die Perspektiven künftiger Generationen von ihnen abhängen. Wenn die Geschlechtsumkehr häufig vorkommt, kann es zu einer Verringerung der Individuen eines Geschlechts kommen. Theoretisch könnten alle XX-Individuen zu Männchen werden, und falls dies geschieht, wird es keine Weibchen mehr geben und die Population wird aussterben. Im Mittelpunkt dieses Projekts stand der Springfrosch, eine Amphibienart, von der bekannt ist, dass es in freier Wildbahn XX-Männchen mit Geschlechtsumkehr gibt. Anhand natürlicher Pigmentmuster konnten wir sowohl in menschlicher Obhut als auch freilebende Individuen beobachten und eine Vielzahl von Daten zu den Überlebenschancen und dem Paarungserfolg bei Tieren mit Geschlechtsumkehr sammeln. Wir stellten nur geringfügige Unterschiede in der Hautfärbung zwischen XX und XY Männchen fest, und sie waren in den meisten Parametern nicht zu unterscheiden. Allerdings fanden wir Unterschiede im Testosteronspiegel zwischen den beiden Typen an Männchen. Darüber hinaus deuten mehrere Indizien darauf hin, dass XX Männchen im Allgemeinen weniger erfolgreiche Fortpflanzungspartner sind. Unsere Ergebnisse ermöglichen genauere Vorhersagen über die Zukunft von Springfrosch Populationen unter den aktuellen Bedingungen des Klimawandels und tragen zu einem besseren Verständnis der Evolution der Geschlechtsentwicklung bei.