Geslachtsbepaling bij hagedissen afhankelijk van temperatuur

De omgevingstemperatuur bepaalt het geslacht van de hagedissensoort Niveoscincus ocellatus in laaggelegen gebieden. Op hoger gelegen plaatsen bepalen genetische factoren het geslacht. Dat concluderen onderzoekers onder leiding van de Groningse hoogleraar Ido Pen. De resultaten van het onderzoek zijn op 27 oktober door Nature online gepubliceerd.

Van een levendbarende hagedissensoort, Niveoscincus ocellatus, op het Australische eiland Tasmanië, analyseerden de onderzoekers veldgegevens over geslachtsverhoudingen en reproductief succes. Een embryo van de hagedissensoort kan uitgroeien tot zowel een mannetje als een vrouwtje. De wetenschappers vergeleken een populatie aan de kust van het eiland met een populatie op 900 meter hoogte. De methode van geslachtsbepaling bleek binnen de soort te kunnen verschillen: In de kustpopulatie is temperatuur de bepalende factor, terwijl in de populatie in hoger gelegen gebied genetische elementen het geslacht bepalen.

Vrouwtjes

Evolutionair gezien is temperatuursafhankelijke geslachtsbepaling voor hagedissen gunstig, aldus onderzoeksleider Ido Pen. Temperatuur voorspelt namelijk ten dele het reproductief succes van een soort, omdat warmte een positief effect heeft op de groei van de jongen. Met name bij vrouwtjes resulteert een hoge temperatuur in een groter reproductief succes, omdat zij de nakomelingen voortbrengen. Pen: ‘Na een gunstig eerste jaar, kunnen ze eerder met reproductie beginnen. Evolutionair kan een soort met temperatuursafhankelijke geslachtsbepaling hiervan profiteren: in een warme perioden worden vrouwtjes geboren, in koude mannetjes.’

Bergen

Toch blijkt in de bergpopulatie genetische geslachtsbepaling te evolueren en niet het gunstige temperatuursafhankelijke systeem. Dit verklaart Pen doordat in de bergen extreem warme jaren afwisselen met extreem koude jaren: ‘De temperatuursverschillen zijn te groot. In een warm jaar zou je alleen vrouwtjes krijgen, in een koud jaar alleen mannetjes. Dat is ook niet gunstig voor de reproductie. In de kuststreek heerst juist een mild klimaat met relatief kleine fluctuaties in temperatuur, zodat daardoor een goede verdeling tussen het aantal mannetjes en vrouwtjes ontstaat.’

Voorspellend model

Het is bijzonder dat er binnen één soort twee verschillende mechanismen voor geslachtsbepaling aanwezig zijn. Met wiskundige modellen analyseerde Pen de waarnemingen uit het veld om te kunnen voorspellen welk geslachtsbepalingssysteem binnen welke populatie evolueert. ‘Er zijn in feite twee tegengestelde krachten: Temperatuursafhankelijke geslachtsbepaling is gunstig, maar fluctuaties tussen jaren werken weer tegen dit systeem. Het is ons gelukt een model te ontwikkelen dat aan de hand van veldgegevens precies voorspelt welk van de twee systemen zal evolueren.’ 

Laboratoriumexperimenten

Ook laboratoriumexperimenten bevestigden het bestaan van een genetisch en een temperatuursafhankelijk geslachtsbepalingssyteem: Hiervoor werden zwangere vrouwtjeshagedissen uit zowel de kust- als de bergpopulatie vier danwel tien uur aan een warme lamp blootgesteld. Na vier uur warmtebehandeling baarden de hagedissen uit de kustpopulatie bijna alleen mannetjes, na tien uur voornamelijk vrouwtjes. De warmtebehandeling had op de hagedissen uit de bergpopulatie echter geen effect: de geslachtsverhouding van de nakomelingen bleek na zowel vier als tien uur bestraling fifty-fifty te zijn.

Warmbloedig

De vraag hoe een embryo zich tot een mannetje of tot een vrouwtje ontwikkelt, houdt biologen al decennia lang bezig. Bij zoogdieren, zoals de mens, bepalen de geslachtschromosomen X en Y het geslacht. Deze chromosomen verschillen sterk van elkaar; het Y-chromosoom is sterk gedegenereerd. Bij reptielen zijn de geslachtschromosomen vrijwel identiek. Dit duidt er volgens Pen op dat er bij reptielen vaker overgangen van verschillende geslachtsbepalingssystemen plaatsvinden: ‘Bij warmbloedige dieren kán er ook geen selectie op temperatuur plaatsvinden, omdat embryo’s in de baarmoeder onder constante temperatuur opgroeien. Bij koudbloedige zijn die temperatuurverschillen veel groter.’