Ist geschlechtsspezifische Genexpression adaptiv?

Wir beobachten Unterschiede zwischen weiblichen und männlichen Organismen im gesamten Stammbaum des Lebens. Diese Unterschiede können von der Körpergröße und - form bis hin zum Verhalten der Tiere oder sogar zu Unterschieden innerhalb der Zelle reichen. Ein wichtiger zellulärer Mechanismus ist die Art und Weise, wie Gene Botenmoleküle produzieren, um andere nachgeschaltete zelluläre Prozesse zu regulieren. Wir bezeichnen dies als Genexpression. Es ist noch nicht vollständig geklärt, welche Gene für die Geschlechtsunterschiede in zahlreichen Merkmalen des Organismus verantwortlich sind. Daher ist die Untersuchung der Genexpression von zentraler Bedeutung, um die Rolle der Geschlechtsunterschiede bei der Anpassung durch natürliche Selektion zu ermitteln. Auch die Genexpression unterscheidet sich zwischen den Geschlechtern. Wir wissen jedoch nicht, ob diese Unterschiede dazu beitragen, dass die Organismen besser an ihre Umwelt angepasst sind, oder ob sich die Unterschiede anhäufen, ohne evolutionäre Vorteile zu bringen. Wenn die Unterschiede zwischen Weibchen und Männchen nicht adaptiv sind, können wir einige Vorhersagen auf der Grundlage der Anzahl der Individuen in jeder Art (oder Population) machen. Dieser Parameter wird als Populationsgröße bezeichnet. Wenn die Populationsgröße gering ist, d.h. wenn es nur wenige Individuen einer bestimmten Art gibt, ist davon auszugehen, dass sich nicht-adaptive Geschlechtsunterschiede leicht akkumulieren werden. Wenn jedoch die meisten Unterschiede zwischen Weibchen und Männchen adaptiv sind, würden große Populationen wahrscheinlich mehr dieser Unterschiede aufweisen. Mein Projekt wird unser Verständnis dafür verbessern, wie geschlechtsspezifische Unterschiede in der Genexpression zu geschlechtsspezifischen Unterschieden bei Körpermerkmalen und -funktionen beitragen. Ich werde auch untersuchen, wie wichtig diese Unterschiede für die Adaptation sind. Mithilfe mathematischer Modelle werde ich Szenarien untersuchen, in denen Populationen von klein bis groß reichen und in denen sich Geschlechtsunterschiede entwickeln können. Mithilfe von Online-Datenbanken werde ich Genexpressionsdaten sammeln, um Unterschiede zwischen Weibchen und Männchen bei einer Vielzahl von Arten, vom Menschen bis zu Insekten, zu finden. Anhand dieser Daten werde ich die Beziehung zwischen Geschlechtsunterschieden und der Populationsgröße beschreiben. Schließlich werde ich die Geschlechtsunterschiede zwischen zwei eng verwandten Fruchtfliegenarten einer kosmopolitischen Art, die weltweit vorkommt, und einer Inselart, die auf einem Archipel im Indischen Ozean lebt vergleichen, während ich sie im Labor kalten und heißen Temperaturen aussetze. Die beiden Arten haben sehr unterschiedliche Populationsgrößen. Der Vergleich der beiden Arten wird Aufschluss darüber geben, wie die Geschlechtsunterschiede in der Genexpression sowohl von der Temperatur als auch von der Populationsgröße beeinflusst werden.