”Dieses Phänomen [kann] sich negativ auf die Populationsdynamik auswirken und als Folge nicht adaptiver Variation des Geschlechterverhältnisses zu einem Verlust der Artenvielfalt bei einem raschen Klimawandel führen.
Dr. Shahrbanou HosseiniGeorg-August-Universität Göttingen, Abteilung Molekularbiologie der Nutztiere und molekulare Diagnostik
Forscherteam gewinnt neue Erkenntnisse über die epigenetische Steuerung der sexuellen Plastizität
Das Geschlecht bei vielen Arten der Knochenfischen ist plastisch und wird in Wechselwirkung zwischen genetischen und Umweltfaktoren insbesondere der Temperatur determiniert. Die sexuelle Plastizität als Antwort auf die Umweltvariabilität, insbesondere auf die Umwelttemperatur, führt bei Arten mit Genotyp-Umwelt-Interaktion zu einem Ungleichgewicht der Geschlechterverhältnisse.
Shahrbanou Hosseini, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Molekularbiologie der Nutztiere und molekulare Diagnostik erläutert, dass „dieses Phänomen sich negativ auf die Populationsdynamik auswirken und als Folge nicht adaptiver Variation des Geschlechterverhältnisses zu einem Verlust der Artenvielfalt bei einem raschen Klimawandel führen kann“.
Hosseini und ihre Kollegen zeigen in ihrer Studie, dass Variationen in der Geschlechtsausprägung und die sexuelle Plastizität durch epigenetische Mechanismen gesteuert werden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Frontiers in Cell and Developmental Biology“ veröffentlicht.
Zebrafische weisen einen polygenen Mechanismus der Geschlechtsdifferenzierung und damit verbundene interfamiliäre Variation sowie umweltbedingte Plastizität der Geschlechtsausprägung auf. Um die epigenetischen Mechanismen der temperaturbedingten Plastizität der Geschlechtsdeterminierung und die damit verbundenen phänotypischen Variationen in geschlechtsspezifischen Familien zu erforschen, untersuchte das Team Veränderungen des genomweiten DNA-Methylierungsprofils in Zebrafisch Keimdrüsen, die mit unterschiedlichen Bruttemperaturen behandelt wurden. Dementsprechend wurden Zebrafische während ihrer embryonalen Phase, einer der sensiblen Phasen der Geschlechtsdeterminierung, unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ausgesetzt. Im warmen Wasser wurde bei einigen Familien eine deutliche Zunahme des Anteils männlicher Tiere nachgewiesen (sogenannte wärmebedingte Maskulinisierung). Aus diesem Pool wurden zwei Familien, eine mit einem hohen Anteil an männlichen und eine mit einem hohen Anteil an weiblichen Tieren, für eine genomweite DNA-Methylierungsanalyse ausgewählt.
Dabei konnten signifikante Unterschiede im genomweiten Methylierungsgrad zwischen Familien mit hohem und niedrigem Anteil an männlichen Tieren sowie zwischen männlichen und weiblichen Geschlechtsorganen nachgewiesen werden. Durch die Temperaturbehandlung erhöhte sich auch der Methylierungsgrad der DNA.
Wie die Ergebnisse dieser Studie zeigen, beruht die Existenz von geschlechstspezifischen Familien auf Unterschieden des DNA-Methylierungsgrads des Genoms zwischen den Familien, erklärt der Mitautor der Studie Ahmad Reza Sharifi aus der Abteilung der Tierzucht und Haustiergenetik.
„Wir haben in dieser Forschungsarbeit eine Reihe von Genen identifiziert, die in den verschiedenen Versuchsgruppen signifikante Unterschiede im Methylierungsgrad aufwiesen und die bei Tierarten mit sexueller Plastizität das Geschlecht bestimmen“, ergänzt Bertram Brenig, Direktor des Tierärztlichen Instituts der Universität Göttingen.
Originalveröffentlichung: Hosseini et al. Epigenetic Regulation of Phenotypic Sexual Plasticity Inducing Skewed Sex Ratio in Zebrafish. Frontiers in Cell and Developmental Biology (2022). https://doi.org/10.3389/fcell.2022.880779
Link zu der Pressemitteilung des Frontiers-Verlags:
Kontakt
Dr. Shahrbanou Hosseini
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Agrarwissenschaften
Abteilung Molekularbiologie der Nutztiere und molekulare Diagnostik
Burckhardtweg 2, 37077 Göttingen
Telefon: (0551) 39-33318
E-mail: shahrbanou.hosseini@uni-goettingen.de
Internet: www.uni-goettingen.de/de/571102.html
