Delmas, V., A. C. Prevot-Julliard, C. Pieau & M. Girondot (2008): A mechanistic model of temperature-dependent sex determination in a chelonian: the European pond turtle. – Functional Ecology 22: 84-93.

Ein mechanistisches Modell der temperaturabhängigen Geschlechtsfestlegung für Schildkröten: Die Europäische Sumpfschildkröte

Bei Spezies mit temperaturabhängiger Geschlechtsausprägung hängt das Geschlechterverhältnis bei den Nachkommen von der Umgebungstemperatur ab. Für ovipare Sauropsidenspezies beeinflusst die während der Embryonalentwicklung innerhalb des Nests herrschende Temperatur die Entwicklung und Ausdifferenzierung der Gonaden in einem engen Zeitfenster, welches man als die Thermosensitive-Periode (TSP) bezeichnet.
Das Fehlen von geschlechtsspezifischen morphologischen (dimorphen) Charakteristika bei juvenilen TSD-Spezies zusammen mit dem Fehlen von nicht-invasiven Methoden zur Geschlechtsbestimmung ist ein großes Problem bei Studien, die das Geschlechterverhältnis unter natürlichen Freilandbedingungen abschätzen müssen. Einige Autoren postulieren deshalb eine annähernde Abschätzung des Geschlechterverhältnisses mittels eines korrelativen Ansatzes. Üblicherweise extrapolieren sie ein empirisches Profil des Geschlechterverhältnisses als eine Funktion aus einer konstanten Inkubationstemperatur, die zuvor für verschiedene Spezies unter Laborbedingungen erarbeitet wurde und übertragen diese Daten dann auf die Bedingungen im Freiland. Allerdings wurden die meisten dieser abgeschätzten Annäherungen durch realistisch durchgeführte Freilandexperimente widerlegt und konsequenterweise können diese Abschätzungen nicht mehr benutzt werden, um das Geschlechterverhältnis unter natürlichen Freilandbedingungen vorherzusagen.
Hier schlagen wir ein neues Thermal-Modell für TSD vor, wobei wir einen mechanistischen Ansatz verwenden. Wir entwickelten dieses Modell für die Europäische Sumpfschildkröte (Emys orbicularis) auf der Basis einer Sammlung publizierter Daten zu den physiologischen Entwicklungsprozessen (z. B. Embryowachstum, Gonadenwachstum und der Enzymaktivität von Aromatase), die dem TSD-Mechanismus zugrunde liegen. Dieser neue Ansatz ermöglicht es, sowohl die Integration fluktuierender Inkubationstemperaturen als auch in Kombination die Integration kumulativer und differentieller Auswirkungen von hoher und niedriger Temperaturen bezüglich der Geschlechtsausdifferenzierung und Geschlechtsfestlegung beim Embryo.
Die signifikante Konsistenz bezogen auf die tatsächlich beobachteten und die mit dem Modell vorhergesagten Geschlechterverhältnisse, die sich sowohl für konstante als auch für fluktuierende Inkubationstemperaturen belegen ließen, gibt Hoffnung, eine effiziente Methode zur Vorhersage der Geschlechterverhältnisse unter natürlichen Freilandbedingungen an der Hand zu haben. Die zuverlässige Validierung dieses neuen Modells kann sowohl weit reichende Einsichten für das Verständnis der TSD-Mechanismen liefern, als auch Erkenntnisse zur Einschätzung der evolutiven und ökologischen Konsequenzen für die natürlichen Populationen erbringen.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Siehe auch Leblanc, A. M. & T. Wibbels (2008): Effect of daily water treatment on hatchling sex ratios in a turtle with temperature-dependent sex determination. – Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological Genetics and Physiology 311 (1): 68-72. oder Abstract-Archiv). Hier handelt es sich um eine sehr gute und vorausschauende Studie, die einen für die Ökologie und Arterhaltungsbiologie brauchbaren Ansatz liefert. Das einzige bedauernswerte daran ist, dass für zeitnahe Entwicklung und Evaluierung solcher Methoden eine relativ hohe Anzahl eigentlich geschützter und bedrohter Individuen geopfert werden müssen, da man das Geschlecht der Schlüpflinge immer noch anatomisch-histologisch durch die Sektion bestimmt. Es wundert mich schon etwas, dass es bis dato keine Ansätze dazu gibt, zu untersuchen, ob nicht die hoch auflösenden Imagingverfahren, die sich heute auch schon im unteren dreistelligen Mikrometerbereich bewegen, zur Geschlechtsbestimmung am lebenden Tier eingesetzt werden können. Sicher, manche Freilandökologen mögen noch gar nicht wissen, dass es diese Möglichkeiten gäbe, weil sie eben mit den physikalischen Methoden nicht vertraut sind. Andererseits ist aber auch eines der Argumente das nötige Geld, denn solche Scanner sind teuer. Allerdings, solche Versuchsvorhaben müssen beantragt werden und werden von den entsprechenden Ethikkommissionen nach dem Tierschutzgesetz begutachtet und genehmigt. Spätestens da sollte man meinen, dass sich zumindest die Tierschützer für nicht invasive Methoden stark machen. Wenn man sich manchmal vor Augen hält, welch fragwürdige, aber vielleicht medienwirksame Vorschriften auf nationaler und EU-Ebene ersonnen werden, fragt man sich wirklich, ob dieses Geld nicht auch in praktisch umsetzbare Experimente fließen könnte, die zumindest diese bedauernswerten Umstände für die Zukunft ändern könnten. Klar kann man sich die Frage stellen: „Warum Geld in solche Projekte stecken?“ Aber wenn man sowohl den Tierschutz ernst nehmen will, als auch ein wissenschaftliches Interesse daran hat, wie sich z. B. die globale Erwärmung auf solche bedrohten Arten auswirken könnte, sollte man sich auch nicht davor scheuen, etwas zu investieren. Alles andere könnte man wohl eher als inkonsequentes Handeln bezeichnen und sollte sich dann aber auch die Frage stellen, warum finanzieren wir Grundlagenforschung in diesem Bereich überhaupt? Aber was beschweren wir uns, man kann zwar den Forschern vielleicht vorwerfen, dass sie diese Dinge nicht selbst medienwirksamer publik machen, genauso wie man den Tierschützern und deren politischer Lobby vorwerfen kann, sie seien mehr an medienwirksamen Verboten interessiert, als an praktisch umsetzbaren zielorientierten Verbesserungen. Aber letztendlich sind es unsere Steuergelder, die sowohl auf nationaler Ebene wie auch auf der Ebene der Europäischen Union in diese Maßnahmen fließen, und da sollten wir uns alle als Steuerzahler aufgerufen fühlen, dafür zu sorgen, dass man diese Mittel sinnvoll und möglichst zielgerichtet einsetzt. Deshalb liegt es eigentlich auch an jedem selbst, sich dort entsprechend öffentlichkeitswirksam zu artikulieren. Und eines ist auch klar, wenn man das gezielt und sachgerecht tut, braucht man sich wohl auch zukünftig weniger Sorgen um die unsachlichen Argumentationen radikaler Tierschützer zu machen. Denn sachgerechtes Engagement kann manchmal selbst auf politischer Ebene die Spreu vom Weizen trennen. Siehe auch Kommentar zu: Freedberg, S., C. E. Nelson & M. A. Ewert (2006): Estradiol-17 beta induces lasting sex reversal at male-producing temperatures in kinosternid turtles. – Journal of Herpetology 40 (1): 95-98 oder SiF 3 (4).