Freedberg, S. & D. R. Taylor (2007): Sex ratio variance and the maintenance of environmental sex determination. – Journal of Evolutionary Biology 20(1): 213-220.

Varianz und Aufrechterhaltung des Geschlechterverhältnis bei umweltbedingter Geschlechtsbestimmung

DOI: 10.1111/j.1420-9101.2006.01209.x ➚

Obwohl es Vorhersagen gibt, dass Verschiebungen im Geschlechterverhältnis von ganzen Populationen die Rate für das Aussterben von ganzen Kladen mit umweltbedingter Geschlechtsbestimmung (ESD) ansteigen lässt, so bleibt festzuhalten, dass ESD sich auf breiter Basis in vielen natürlichen Systemen erhalten hat. Es ist bis heute unklar, warum sich dieses doch recht verbreitete System zur Geschlechtsbestimmung erhalten hat, obwohl ESD doch mit anscheinend unvorteilhaften Auswirkungen assoziiert zu sein scheint. Wir benutzten deshalb ein Simulationsmodell, um die Auswirkungen von Variationen im Geschlechterverhältnis zu untersuchen, die sich durch ESD für Populationen, deren Kolonisationsrate und deren Erhaltung ergeben. Wir fanden, d ass es eine „Beschleunigungsfunktion“ für den Besiedlungserfolg bei Initialpopulationen (Gründerpopulationen) gibt, wobei die Initialpopulationen von einem System profitieren, das Variationsmöglichkeiten im Geschlechterverhältnis zulässt, so dass es einen klaren Vorteil gegenüber einem System gibt, das immer ein ausgeglichenes Geschlechterverhältnis liefert. Diese Variationsmöglichkeit in Bezug auf das Geschlechterverhältnis ist der Grund dafür, dass ESD Vorteile gegenüber der genetischen Geschlechtsfestlegung liefert, selbst dann, wenn das durchschnittliche globale Geschlechterverhältnis unter beiden geschlechtsbestimmenden Systemen das Gleiche ist. Die Daten für die Populationen mit ESD lassen vermuten, dass der hohe Zuwachs bei der Etablierung neuer Populationen die Nachteile, die durch ein mögliches höheres Aussterberisiko bei zeitweiligen Klimaverschiebungen und Verschiebungen im Geschlechterverhältnis mehr als ausgleicht. Diese Daten demonstrieren zudem, dass die Selektion innerhalb natürlicher Systeme eine Erhöhung der Variationsmöglichkeiten als Eigenschaft klar bevorteilt und zwar unabhängig vom durchschnittlichen Wert der Eigenschaft. Unsere Ergebnisse zeigen an, dass Variationsmöglichkeiten im Geschlechterverhältnis einen Vorteil für Arten mit ESD haben, und könnten eine Erklärung dafür liefern, warum sich dieses System der Geschlechtsbestimmung auf so breiter Basis erhalten hat.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Hier kann man einmal klar erkennen, dass es durchaus auch sinnvolle Anwendungen für Computersimulationen in der Biologie gibt. Denn derartige Abwägungen, wie sie hier vorgenommen wurden, kann man in natürlichen Systemen wirklich mit den derzeitigen Mitteln nicht studieren (es sei denn man beschränkt sich auf sich sehr rasch vermehrende Lebewesen wie Bakterien, Blattläuse etc.). Sicher gibt es auch hier Einschränkungen, die man im Hinterkopf behalten sollte, denn es gibt auch eine ganze Reihe anderer Faktoren, die sich auf das Geschlechterverhältnis sowohl von Initialpopulationen als auch bei etablierten Populationen auswirken können. Nicht zuletzt sind wohl für Vertreter beider Systeme der Geschlechtsfestlegung Beobachtungen bekannt, dass sich z. B. das in einer Population vorliegende Geschlechterverhältnis eventuell über psychische Faktoren einerseits auf die Reproduktionsrate als auch andererseits auf das Geschlechterverhältnis bei den Nachkommen auswirken kann. Etwas, was auch in solchen Modellen bislang unberücksichtigt bleibt. Allerdings muss man sich auch fragen, warum hat sich die umweltbedingte Geschlechtsfestlegung (als vielleicht epigenetisches Phänomen) gerade bei Eier legenden niederen Wirbeltieren wie Reptilien erhalten. Nun, der erste Grund dürfte sein, dass sich eben durch das Fehlen einer Brutpflege und die Eiablage in die Umwelt keine mütterlichen Möglichkeiten mehr ergeben, nach der Eiablage nachträglich auf das Geschlechterverhältnis Einfluss zu nehmen und es eben allein die Umweltfaktoren sind, die den Inkubationserfolg bestimmen. Als zweiter Grund lässt sich sicher anführen, dass ESD häufig bei Spezies vorkommt, die zwar als Spezies durchaus ein großes Verbreitungsgebiet haben können, deren Individuen oder Lokalpopulationen aber nur einen geringen Aktionsradius aufweisen (es sich also um Arten handelt, deren Individuen ihren Lebensraum nicht wechseln können, wie wir das etwa von Vögeln (z. B. Zugvögel) oder Säugetieren kennen. Insofern hat sich ESD bei Arten erhalten, deren Lokalpopulationen nicht vor Umweltveränderungen fliehen oder ihnen ausweichen können. Unter diesen Umständen besteht natürlich die Gefahr bei lokalen Verschlechterungen den Lebensraum zu verlieren, aber andererseits scheint es vorteilhaft zu sein, ständig neue Lokallebensräume neu besiedeln zu können, und genau dieses letztere Szenario würde davon profitieren, dass es zum einen durch eine Verschiebung im Geschlechterverhältnis hin zu Weibchen zu einem schnelleren Populationsaufbau kommt genauso wie es zum anderen von Vorteil sein kann, Möglichkeiten zur partenogenetischen Fortpflanzung zu erhalten (siehe Komodowaran, Nature 444, 1021ff; 2006). Insofern also auch unter den heutigen Bedingungen des Klimawandels wohl kein allzu großes Problem, denn die Temperaturgradienten (Unterschiede) bleiben ja auf diesem Planeten erhalten, sie verschieben sich nur. Also eine Art, die heute nur nahe dem Äquator aufgrund der Temperaturbedingungen existieren kann, wird irgendwann vielleicht ihren Lebensraum in Norditalien oder Frankreich haben. Die Frage ist nur, welche dieser Arten schafft es rechtzeitig und/oder zufällig, einen geeigneten neuen Lebensraum zur schnellen Besiedlung zu finden. Vielleicht ist das ja eine neue zukünftige Aufgabe für Biologen und Naturschützer bei nicht mehr aufzuhaltender Klimaerwärmung neue Lebensräume für erhaltenswerte Reliktpopulationen zu finden, in die die Tiere umgesiedelt werden können, wenn die klimatischen Bedingungen in ihrem derzeitigen Biotop keine Fortpflanzungsmöglichkeiten mehr liefern. Insofern könnte das Wissen um die artspezifischen TSD bzw. ESD-Ansprüche fundamentale Daten für das globale Arterhaltungsmanagement liefern. Und vielleicht haben diese ESD-Arten bei dieser Klimaerwärmung ja durch den Menschen einen Vorteil gegenüber früheren Klimaveränderungen der Erdgeschichte, indem sie eben nicht mehr wie früher auf den Zufall angewiesen sind, in einen neuen Lebensraum verdriftet zu werden, sondern dass sie durch unsere Hilfe vielleicht gezielt an geeignete neue Orte verbracht werden können. Dazu wäre es aber wohl auch notwendig, auf gesellschaftlicher und politischer Ebene einen entsprechenden Prozess des Umdenkens anzustreben, der auch vor nationaler Kleinstaaterei keinen Halt macht und wirklich so wie die sich veränderten Klimabedingungen unter globalen Aspekten gesehen wird.