Marroquín-Flores, R. A., R. T. Paitz & R. M. Bowden (2022): Temperature fluctuations and estrone sulfate affect gene expression via different mechanisms to promote female development in a species with temperature-dependent sex determination. – Journal of Experimental Biology225(16): jeb244211.
Temperaturschwankungen und Östrogensulfat wirken sich auf die Genexpression über unterschiedliche Mechanismen aus um die Entwicklung hin zum weiblichen Geschlecht bei einer Art mit temperaturabhängiger Geschlechtsausprägung zu steuern.
DOI: 10.1242/jeb.244211 ➚
© Hans-Jürgen-Bidmon
Schwankungen bei den Entwicklungsbedingungen können Auswirkungen auf eine Vielzahl von embryonalen Prozessen haben und führen zur Ausbildung phänotypischer Charakteristika die die Nachkommen zeit ihres Lebens prägen. Dieses trifft insbesondere auf ovipare Spezies zu bei denen die Entwicklung typischerweise außerhalb der Muttertiere abläuft und Studien zeigten, dass Parameter wie die Überlebensfähigkeit und das Verhalten sowohl durch die Temperatur wie auch durch Steroidhormone während der Entwicklung beeinflusst werden können. Bei Arten mit temperaturabhängiger Geschlechtsausprägung (TSD) kann das Schicksal der Gonadenentwicklung sowohl durch die Temperatur wie auch durch mütterliche Östrogene im Ei zum Zeitpunkt der Eiablage bestimmt werden und es gibt Beweise dafür, dass diese Faktoren die Genexpressionsmuster beeinflussen. Hier untersuchten wir wie thermische Fluktuationen sowie die Einwirkung eines Östrogenmetaboliten (Östrogensulfat) die Expression von verschiedenen für die Geschlechtsausprägung bekannten Genen steuern wie: Kdm6b, Dmrt1, Sox9, FoxL2 und Cyp19A1. Wir fanden, dass die meisten Gene sowohl auf die Temperatur sowie auf Östrogensulfat reagierten, aber dass die Reaktionen auf diese beiden Faktoren nicht identisch waren, wobei Östrogensulfat erst unterhalb der Temperaturauswirkungen zum Tragen kommt. Unsere Ergebnisse zeigen somit, dass konjugierte Hormone wie Östrogensulfat dazu befähigt sind temperaturabhängige Reaktionswege zu modulieren und potentiell dazu beitragen wie Embryonen auf Temperatur reagieren was die Wichtigkeit hervorhebt die Interaktionen zwischen mütterlich zugegebenen Hormonen und den Temperatureinflüssen genauer zu studieren.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Diese Arbeit reiht sich ein in eine Reihe erst jüngst diskutierte Arbeiten zur Geschlechtsausprägung bei Schildkröten wie (Chrysemys picta) und bestätigt damit auch frühere Befunde (siehe dazu Ge et al., 2018; Bodensteiner et al., 2019; Carter et al., 2019; Bowden & Paitz, 2021; Ma et al., 2022). Im Zusammenhang mit der Arbeit von Bock et al., (2022) verdeutlicht sich wieder einmal wie komplex das Zusammenspiel zwischen Umwelt, Umweltanpassung und Geschlechtsausprägung ist. Ohne jetzt wiederholtermaßen auf die früheren Diskussionen einzugehen möchte ich hier nur wieder auf die Arbeit von Scheffer & van Nes (2018) verweisen.
Literatur
Bock, S. L., C. R. Smaga, J. A. McCoy & B. B. Parrott (2022): Genome-wide DNA methylation patterns harbour signatures of hatchling sex and past incubation temperature in a species with environmental sex determination. – Molecular Ecology 31(21): 5487-5505 oder Abstract-Archiv.
Bodensteiner, B. L., D. A. Warner, J. B. Iverson, C. L. Milne-Zelman, T. S. Mitchell, J. M. Refsnider & F. J. Janzen (2019): Geographic variation in thermal sensitivity of early life traits in a widespread reptile. – Ecology and Evolution 9(5): 2791-2802 oder Abstract-Archiv.
Bowden, R. M. & R. T. Paitz (2021): Is Thermal Responsiveness Affected by Maternal Estrogens in Species with Temperature-Dependent Sex Determination?. – Sexual Development 15(1): 69-79 oder Abstract-Archiv.
Carter, A. L., B. L. Bodensteiner, J. B. Iverson, C. L. Milne-Zelman, T. S. Mitchell, J. M. Refsnider, D. A. Warner & F. J. Janzen (2019): Breadth of the thermal response captures individual and geographic variation in temperature‐dependent sex determination. – Functional Ecology 33(10): 1928-1939 oder Abstract-Archiv.
Ge, C., J. Ye, C. Weber, W. Sun, H. Zhang, Y. Zhou, C. Cai, G. Qian & B. Capel (2018): The histone demethylase KDM6B regulates temperature-dependent sex determination in a turtle species. – Science 360(6389): 645-648 oder Abstract-Archiv.
Ma, X., F. Liu, Q. Chen, W. Sun, J. Shen, K. Wu, Z. Zheng, J. Huang, J. Chen, G. Qian & C. Ge (2022): Foxl2 is required for the initiation of the female pathway in a temperature-dependent sex determination system in Trachemys scripta. – Development 149(13): dev200863 oder Abstract-Archiv.
Scheffer, M. & E. H. van Nes (2018): Seeing a global web of connected systems. – Science 362(6421): 1357; DOI: 10.1126/science.aav8478 ➚.
Galerien
Chrysemys picta – Zierschildkröte