Warner, D. A., T. S. Mitchell, B. L. Bodensteiner & F. J. Janzen (2017): The effect of hormone manipulations on sex ratios varies with environmental conditions in a turtle with temperature-dependent sex determination. – Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology 327(4): 172-181.
Die Auswirkungen von hormonellen Manipulationen auf das Geschlechterverhältnis variiert mit den Umweltbedingungen bei einer Schildkröte mit Temperatur-abhängiger Geschlechtsbestimmung.
DOI: 10.1002/jez.2085 ➚
© Hans-Jürgen-Bidmon
Die exogene Applikation von Steroiden und steroidähnlichen Substanzen zu den Eiern beeinflusst das Geschlecht der Nachkommen bei Spezies mit Temperatur-abhängiger Geschlechtsbestimmung (TSD). Laborstudien zeigten, dass dieser Effekt am stärksten ausfällt, wenn die Eier bei einer konstanten Temperatur inkubieren, die nahe der ist die ein Geschlechterverhältnis von 1:1 zeitigt (z.B. Bei Pivotaltemperatur). Allerdings sind die Auswirkungen solcher Chemikalien auf die Geschlechtsausprägung in natürlichen Nestern die bei täglich schwankenden Inkubationstemperaturen sich entwickeln unbekannt, könnten aber wichtige Erkenntnisse dahingehend liefern wie sich solche Wirkstoffe in der Natur auswirken. Wir gaben Östradiol (E2) und einen Aromataseinhibitor (Fadrozol) zu den Eiern der Zierschildkröte (Chrysemys picta) einer Art mit TSD und ließen die Eier unter natürlichen Bedingungen im freien Feld während zweier Saisons (in 2012 und 2013) inkubieren. Exogenes E2, Fadrozol, und die Nesttemperaturen leisteten einen Beitrag zu den Schwankungen im Geschlechterverhältnis der Nachkommen, aber der relative Beitrag dieser Faktoren variierte zwischen den Jahren. In 2012 gab es einen Sommer der überdurchschnittlich warm war und alle Geschlechterverhältnisse waren hin zu mehr Weibchen verschoben und zwar unabhängig von der aktuellen Nesttemperatur und der chemischen Behandlung. Allerdings in 2013 war der Sommer milder und sowohl die aktuelle Nesttemperatur wie auch die chemischen Behandlungen zeitigten wichtige Ergebnisse. Es zeigte sich vor allem, dass es zu einer Interaktion zwischen Nesttemperatur und exogen zugegebenen E2 kommt wobei E2 die Entwicklung von Weibchen induziert während der Aromataseinhibitor die Spannbreite des Temperaturgradienten erweitert bei dem sich beide Geschlechter gleichermaßen entwickeln.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Eine Arbeit die ganz klar die Bedeutung der Temperatur während der Embryonalentwicklung hervorhebt die aber auch zeigt, dass bei niedriger Temperatur Östradiol dazu führt, dass sich Weibchen entwickeln. Ein Effekt der bei warmer Inkubation nicht direkt untersucht werden kann, weil sich dann sowieso alle zu Weibchen entwickeln auch ohne das E2 zugegeben wurde. Das der Aromataseinhibitor anders wirkt wird dadurch verständlich, dass er nur die Umwandlung des im Ei mütterlicherseits vorhandenen Östradiols und oder die Umwandlung des vom Embryo selbst gebildeten E2 in Testosteron unterdrückt und verlangsamt, sodass es eben sehr von der absolut vorhandenen Menge an E2 abhängt wieviel Testosteron noch gebildet werden kann um die männliche Entwicklung einzuleiten. Da die Enzyme und die Wirkung des Inhibitors aber auch Temperatur-abhängig sind kommt es zu wesentlich größeren individuellen Schwankungen als bei einer direkten E2-Gabe die direkt wirken kann und die bei Umwandlung nur von der temperaturabhängigen endogenen Aromataseaktivität abhängig ist. Um hier in diesem seminatürlichen Modell die Wirkung von E2 genau zu zu analysieren und zu verstehen müsste eigentlich untersucht werden welche der epigenetischen Genaktivierungs- oder Geninhibitionsschritte durch exogene Hormongaben beeinflusst wird. Denn wenn diese epigenetischen Regulationsmechanismen durch Hormone nicht zu beeinflussen wären und nur auf Temperaturunterschiede ansprechen wird es schwierig diese Frage zu klären und würde auch erklären warum man in dem warmen Jahr keinen Effekt der E2-Gabe nachweisen konnte. Bei kühleren oder häufiger kurzfristig schwankenden Temperaturen könnte man aber die Individuen die durch wechselnde temperaturabhängige epigenetische Regulation sich eventuell sogar zu Zwittern entwickeln würden noch dahingehend beeinflussen, dass sie das weibliche Geschlecht ausdifferenzieren. Siehe dazu auch Ge et al. (2018), Radhakrishnan et al. (2018), Kuchling & Griffiths (2012), Limpus et al., (2008) und die dortigen Kommentare.
Literatur
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.
Kuchling, G. & O. Griffiths (2012): Endoscopic Imaging of Gonads, Sex Ratios, and Occurrence of Intersexes in Juvenile Captive-Bred Aldabra Giant Tortoises. – Chelonian Conservation and Biology 11(1): 91-96 oder Abstract-Archiv.
Limpus, C. J., D. J. Limpus, M. A. Read & N. N. Fitzsimmons (2008): When Is a Male Turtle Not a Male?-Observations on Intersex Turtles. – Chelonian Conservation and Biology 8(1): 102-105 oder Abstract-Archiv.
Radhakrishnan, S., R. Literman, J. L. Neuwald & N. Valenzuela (2018): Thermal Response of Epigenetic Genes Informs Turtle Sex Determination with and without Sex Chromosomes. – Sexual Development 12: 308-319 oder Abstract-Archiv.
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Chrysemys picta – Zierschildkröte