Forscher der McMaster University haben bei elf Arten afrikanischer Krallenfrösche acht verschiedene Geschlechtschromosomen entdeckt und damit eine überraschende genetische Vielfalt aufgedeckt. Die Studie ergab, dass sich diese Chromosomen in Regionen des Genoms mit hoher genetischer Rekombination befinden, was bestehende Theorien über die Evolution geschlechtsbestimmender Gene in Frage stellt. Die Studie zeigt, wie sich wichtige biologische Merkmale wie die sexuelle Differenzierung durch neu entwickelte Gene schnell entwickeln können.
Forscher der McMaster University haben eine überraschende genetische Vielfalt beim Afrikanischen Krallenfrosch entdeckt, einer der am häufigsten untersuchten Amphibienarten der Welt.
Durch Genomanalyse entdeckten Wissenschaftler 8 verschiedene Geschlechtschromosomen bei 11 Froscharten. Viele dieser Chromosomen tragen möglicherweise neu entwickelte Gene, die für die Auslösung der männlichen oder weiblichen Entwicklung verantwortlich sind.
Vor dieser Studie wussten die Forscher nur, dass die Art drei Geschlechtschromosomen hatte, eine bahnbrechende Entdeckung auf dem Gebiet der genetischen Evolution.
„Bei diesen Fröschen fanden wir außergewöhnliche Variationen selbst bei eng verwandten Arten, was uns ermöglichte zu untersuchen, wie sich so etwas Wichtiges wie die Geschlechtsbestimmung schnell entwickelte“, sagte Ben Evans, Professor am Fachbereich Biologie der McMaster University und Hauptautor einer neuen Studie in der Fachzeitschrift Molecular Biology and Evolution. Evans führte die Arbeit mit Kollegen aus der Tschechischen Republik, Frankreich, den Vereinigten Staaten und Südafrika durch.
Der Afrikanische Krallenfrosch wird aufgrund seiner engen evolutionären Verwandtschaft mit dem Menschen als Modellorganismus für die biologische Forschung verwendet. Da die frühe Entwicklung extern erfolgt, können grundlegende Prozesse leicht beobachtet und manipuliert werden.
Dieser Frosch lebt in Afrika südlich der Sahara in langsam fließenden oder stehenden Gewässern. Sie sind bekannt für ihren flachen Körper, ihre Stimmorgane, die unter Wasser Geräusche erzeugen, und Krallen an den ersten drei Zehen ihrer Hinterfüße, mit denen sie Nahrung zerkleinern.
In dieser Studie bestimmten die Forscher die Position der neu entdeckten Geschlechtschromosomen, was sie noch mehr überraschte.
Die vorherrschende Theorie besagt, dass geschlechtsbestimmende Gene typischerweise in Regionen des Genoms vorkommen, in denen die Rekombinationsraten niedrig sind – der Austausch von genetischem Material von einem Elternteil zum anderen führt zu einer neuen Mischung von Merkmalen bei den Nachkommen.
Stattdessen fanden sie heraus, dass sich diese neu entwickelten Gene fast überall in Regionen mit hohen Raten genetischer Rekombination befanden, was die Frage aufwirft, wie und warum sich die genetische Basis sehr wichtiger biologischer Merkmale wie der sexuellen Differenzierung so schnell entwickelt und wie neue Gene und genetische Funktionen entstehen.
„Wenn Sie den gleichen Test bei einigen älteren Gruppen durchführen, beispielsweise bei den meisten Säugetieren oder allen Vögeln, werden Sie feststellen, dass sie alle die gleichen Geschlechtschromosomen haben“, erklärt Evans. „Aber diese Gruppe von Fröschen ist – im krassen Gegensatz dazu – unglaublich vielfältig.“
„Es ist wahrscheinlich, dass bei diesen Fröschen mehrfach neue Gene entstanden sind, um die sexuelle Differenzierung zu steuern, indem sie als ‚Schalter‘ oder ‚Geschlechtsschalter‘ an der Spitze der Entwicklungskaskade fungieren“, sagte er.
Im Jahr 2015 entdeckte ein Team unter der Leitung von Evans, der seit mehr als 20 Jahren afrikanische Krallenfrösche erforscht, sechs neue Arten und fügte eine weitere Art wieder zur Liste der bekannten Arten hinzu und lieferte damit grundlegende Informationen für die aktuelle Studie.
Zusammengestellt von /ScitechDaily