Warum sich „weibliche Gene“ stärker mischen

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Die „female meiotic drive“-Theorie

Durch die detaillierte Erbgutanalyse haben die Forscher ein Muster gefunden, das zu einer Erklärung für die Haldane-Huxley-Regel passt. „Da ein Hamletbarsch sowohl Ei- als auch Spermienzellen produziert, können wir jetzt andere Ursachen für die unterschiedlichen Rekombinationsraten ausschließen“, sagt Theodosiou. Der sogenannten „female meiotic drive“-Theorie zufolge sind die verschiedenen Rekombinationsraten ein Resultat der unterschiedlichen Bildung männlicher und weiblicher Keimzellen.

Bei Säugetieren beispielsweise wird das Erbgut von Vorläuferkeimzellen im männlichen Geschlecht auf vier Keimzellen verteilt. In den weiblichen Tieren gehen jedoch drei dieser Zellen wieder zugrunde. Übrig bleibt nur eine einzige Eizelle mit dem in ihr befindlichen Erbgut. Dadurch konkurrieren die Gene des weiblichen Organismus bereits bei der Bildung der Keimzellen darum, in genau dieser Eizelle vertreten zu sein.

Manche Gene oder Chromosomenabschnitte besitzen die Fähigkeiten, sich auf Kosten der anderen überproportional häufig einen Platz in der Eizelle zu sichern. Dies kann manchmal unerwünschte Folgen haben: Der Wettbewerb zwischen den Erbgutabschnitten kann zu Fehlern bei der Verteilung von Chromosomen bei der Bildung der Geschlechtszellen führen. Zudem können sich in solchen Abschnitten schädliche Genvarianten anhäufen.

Das häufige Ausschneiden, Austauschen und Wiedereinsetzen von Genabschnitten bei der Bildung von Eizellen könnte also entstanden sein um zu verhindern, dass Genregionen oder Chromosomen bevorzugt werden. In diesem Fall wäre ein spezielles Rekombinationsmuster auf den Chromosomen zu erwarten. „Genau dieses Muster haben wir beim Hamletbarsch auch entdeckt. Unsere Ergebnisse stehen daher im Einklang mit der These, dass „female meiotic drive“ der Grund für unterschiedlichen Rekombinationsraten sein könnte“, sagt Theodosiou.

„Der Evolution bei der Arbeit zusehen“

Als nächstes wollen die Wissenschaftler die Rolle der Rekombination bei der Kreuzung verschiedener Arten untersuchen. Auf ihren Tauchgängen vor der Küste Panamas sind die Forscher immer wieder auf neue Varianten der bunten Tropenfische gestoßen. „Hamletbarsche sind gerade dabei, neue Arten zu bilden. Durch die Erbgutanalyse dieser Varianten und ihrer Kreuzungen können wir also der Evolution förmlich bei der Arbeit zusehen.“

Originalpublikation: L. Theodosiou, W. O. McMillan and O. Puebla: Recombination in the eggs and sperm in a simultaneously hermaphroditic vertebrate. Proc. R. Soc. B 20161821.Published 14 December 2016. DOI: 10.1098/rspb.2016.1821

* Dr. K. Mehnert: Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, 24306 Plön

* *Dr. H. Rösch: Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 80539 München

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