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Genetik

Intersexualität bei Maulwürfen auf der Spur

Forscher haben das Genom des Iberischen Maulwurfs sequenziert und Grundlagen der Vermännlichung der weiblichen Tiere aufgedeckt. (Bild: David Carmona, Universität Granada)

Sie besitzen Eierstöcke, aber auch Testosteron bildendes Hodengewebe: Was hinter dieser Vermännlichung bei den Maulwurfs-Weibchen steckt, haben Forscher nun aufgedeckt. Demnach sorgten in der Entwicklungsgeschichte dieser Tiere Umstrukturierungen im Erbgut für den Effekt der Intersexualität. Dies geht aus Untersuchungen des nun sequenzierten Genoms der kuriosen Säuger hervor. Vermutlich vermittelt der hohe Testosteronspiegel den Maulwurfs-Damen eine Art Dopingeffekt bei ihrer Schwerstarbeit unter Tage.

Das Land, das Wasser und die Luft sind die typischen Lebensräume der meisten Tiere – doch einige haben sich auch das Erdreich erobert. Die prominentesten Vertreter der tierischen Bergleute sind dabei die Maulwürfe. Die verschiedenen Vertreter der Eurasischen Maulwürfe (Talpa) sind in faszinierender Weise an das Leben im Untergrund angepasst: Auf der Suche nach Insekten und Würmern buddeln sie sich mit ihren kräftigen Grabschaufeln durch das Erdreich. Beide Geschlechter besitzen dazu eine außergewöhnlich starke Muskulatur. Die Weibchen sind aber nicht nur ebenso kräftig wie die Männchen – sie besitzen auch weitere erstaunlich maskuline Merkmale.

Wie es für Säugetiere typisch ist, sind sie zwar mit zwei X-Chromosomen ausgestattet, sie besitzen aber dennoch sowohl funktionierendes Eierstock- als auch Hodengewebe in einem Ovotestes genannten Organ. Das Hodengewebe der Maulwurf-Weibchen produziert zwar keine Spermien, aber große Mengen des Geschlechtshormons Testosteron, sodass die Weibchen ähnlich hohe Werte wie die Männchen aufweisen. Vermutlich führt dies zu einem natürlichen Dopingeffekt: Das Hormon macht die Maulwurf-Weibchen muskulös und möglicherweise auch aggressiver, was bei ihrer Grabtätigkeit und dem Kampf um Ressourcen hilfreich ist. Offenbar haben sich in der Evolutionsgeschichte dieser Tiere genetische Besonderheiten herausgebildet, die zu dieser Form der Intersexualität geführt haben – doch welche?

Genetischen Grundlagen auf der Spur

Dieser Frage ist nun ein internationales Forscherteam nachgegangen. „Ab einem bestimmten Zeitpunkt geht die geschlechtliche Entwicklung bei Säugetieren normalerweise in die eine oder andere Richtung weiter – männlich oder weiblich. Wir wollten wissen, wie die Evolution diesen eigentlich festgelegten Ablauf moduliert und die intersexuellen Eigenschaften von Maulwürfen ermöglicht“, sagt Co-Autor Darío Lupiáñez vom Berlin Institute for Medical Systems Biology. Im Rahmen ihrer Studie haben die Wissenschaftler zunächst das Genom des Iberischen Maulwurfs Talpa occidentalis sequenziert und analysiert.

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Durch Vergleiche mit den Genomen anderer Tiere und des Menschen entdeckten die Forscher bei den Maulwürfen eine sogenannte Inversion. Es handelt sich um einen umgedrehten Erbgutabschnitt in einem Bereich, der an der Bildung der Hoden beteiligt ist. Wie sie erklären, geraten durch die Drehung zusätzliche DNA-Abschnitte in den regulierenden Bereich des Gens namens FGF9, die für eine veränderte Aktivität sorgen. „Diese Veränderung führt dazu, dass sich in weiblichen Maulwürfen neben Eierstock- auch Hodengewebe entwickeln kann“, sagt die Erstautorin der Studie Francisca Martinez Real vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin (MPIMG). Außerdem stieß das Team auf eine Verdreifachung eines Genom-Abschnitts um das Gen CYP17A1, das für die Produktion der männlichen Sexualhormone zuständig ist. „Durch die Triplikation entstehen zusätzliche Steuersequenzen für das Gen – und in den Ovotestes der Maulwurf-Weibchen werden verstärkt männliche Geschlechtshormone hergestellt, vor allem mehr Testosteron“, sagt Real.

Doping für die Arbeit unter Tage

Dass CYP17A1 tatsächlich mit der Vermännlichung der Maulwurf-Weibchen verbunden ist, bestätigten die Wissenschaftler anschließend durch Untersuchungen an Mäusen. Sie entwickelten Zuchtlinien der Tiere, denen sie das genetische Merkmal der Maulwürfe übertragen haben. Es zeigte sich: Die Weibchen dieser Versuchstiere wiesen ebenfalls einen erhöhten Spiegel männlicher Hormone auf, der so hoch war wie bei normalen Mäuse-Männchen. Dies machte die Weibchen deutlich kräftiger als unveränderte Artgenossinnen, berichten die Forscher. Offenbar ist dies ein Effekt, der bei den Maulwurfs-Damen zu einem Überlebensvorteil führt und sich dadurch etabliert hat. Bei den Maulwürfen sind die Geschlechter deshalb nicht so klar voneinander abgegrenzt wie bei anderen Säugetieren.

„Unsere Befunde sind ein gutes Beispiel dafür, wie bedeutend die Organisation des Genoms für die Evolution ist“, sagt Lupiáñez. „Die Natur bedient sich aus dem vorhandenen Werkzeugkasten der Entwicklungsgene und ordnet sie nur neu an, um ein Merkmal wie die Intersexualität zu erzeugen. Andere Organsysteme und die Entwicklung werden dabei nicht beeinträchtigt“, so der Wissenschaftler. Co-Autor Stefan Mundlos vom MPIMG sagt dazu abschließend: „Es gab und gibt die Tendenz, intersexuelle Phänotypen als krankhafte Zustände zu charakterisieren. Unsere Studie zeigt, wie komplex die sexuelle Entwicklung ist und dass die Natur ein großes Spektrum an Zwischentypen hervorbringen kann“, so der Wissenschaftler.

Quelle: Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.aaz2582

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