iPon Cikkek

Nemek, kromoszómák és az éghajlat

Dátum | 2015. 07. 04.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A leguánok közé tartozó szakállasagámák nemét szobahőmérsékleten két kromoszóma határozza meg. Ha két Z kromoszómával bír a megtermékenyített petesejt, akkor hímként fejlődik tovább, ha egy Z és egy W kromoszómával rendelkezik, akkor viszont nőstény lesz belőle. Ha azonban a hőmérséklet feljebb kúszik, valami egészen különös történik: ha a gyíkok tojásait 34 °C-on keltetik, testük figyelmen kívül hagyja a nemi kromoszómák előírásait, és a két Z kromoszómával rendelkező embriók is nőstényként kelnek ki a tojásból. Clare Holleley, a Canberrai Egyetem kutatója még egy lépéssel továbbvitte a különös felfedezést: a vadonban befogott, két Z kromoszómával rendelkező nőstényeket hím gyíkokkal pároztatta. Ebben az esetben azt várnánk, hogy az utódok mindegyike hím lesz, hiszen kizárólag Z nemi kromoszómákat örökölhetnek szüleiktől. Ehelyett az utódok neme teljes mértékben annak függvényében alakult, hogy milyen hőmérsékleten tárolták a tojásokat kikelés előtt. A melegebb fészkekben üldögélő tojásokból nőstények, a hűvösebbekből hímek keltek ki. A gyíkok nemét meghatározó tényezők tehát egyik generációról a másikra radikális változásokon mentek át: a genetikailag meghatározott nem felett teljes mértékben átvette a hatalmat a hőmérséklet által előírt nem. Mostanáig senki sem tudta, hogy az ilyen jellegű változások ennyire gyorsan is bekövetkezhetnek, annyi azonban korábban is bizonyos volt, hogy történnek hasonló váltások. Az állatvilágban körbepillantva a nemiség meghatározottságának számos különböző módjának lehetünk tanúi. Az emberekben, a többi emlősben és néhány rovarban egyforma nemi kromoszómák (XX) esetén nőstény fejlődik ki a megtermékenyített petesejtből, eltérő nemi kromoszómák (XY) esetén pedig hím jön a világra. A madarak és a hüllők egy részében ez éppen fordítva történik, tehát a hímek hordozzák az egyforma nemi kromoszómákat (ZZ), a nőstények pedig az eltérőeket (ZW).
Más hüllőknél a nemi kromoszómák viszont egyáltalán nem játszanak szerepet a biológiai nem meghatározásában. A teknősök többségének neme például kizárólagosan a tojásokat körülvevő hőmérséklet függvénye. Hűvösebb körülmények közt inkább hímek, melegebb időszakokban inkább nőstények kelnek ki. A krokodilok esetében ugyanakkor pontosan ennek fordítottja jellemző: hideg környezetben több nőstény, melegebben több hím jön a világra. A szakértők hosszú ideig úgy vélték, hogy a nemiség ezen kétféle meghatározottsága, vagyis a nem kromoszomális és hőmérsékleti determinációja kölcsönösen kizárja egymást. Az állatok neme vagy az egyik, vagy a másik faktor függvénye, de sosem a kettő együttes hatásának eredménye. Ezt a teóriát igyekezett kísérletileg igazolni Holleley egyik tanára, Jennifer Marshall Graves 2007-ben. A kutató kollégáival magas hőmérsékleten keltetve a tojásokat a nem genetikai meghatározottságát hőmérsékleti determinációra változtatták a befogott szakállasagámák körében. Azt azonban ekkor még a szakértők sem sejtették, hogy ez természetes körülmények közt is megtörténhet, vagy hogy a „fordított nemű”, ZZ kromoszómás nőstények szaporodóképesnek bizonyulnak.
Holleley és kollégái később 131 vadon élő szakállasagámát fogtak be Ausztrália keleti részén, és az állatok közt 11 ZZ kromoszómás nőstényt azonosítottak. Kiderült tehát, hogy ezek a példányok a laboron kívül, a vadon élő populációkban is léteznek, és maguk is képesek utódokat létrehozni. Amikor a szakértők 30 °C-on keltették ezen nőstények tojásait, minden utód hím lett. 36 °C-on ezzel szemben minden kisgyík nőstényként bújt elő a tojásból, a köztes tartományban pedig vegyes fészekaljak jöttek a világra. A W kromoszóma két generáció alatt teljesen eltűnt, és a második generáció gyíkjainak nemét már kizárólagosan a keltetési hőmérséklet határozta meg. Korábban úgy gondoltuk, hogy ha egy faj egyszer elkötelezte magát a kromoszomális nemi meghatározottság mellett, onnan nincs visszaút, mondja Melissa Wilson-Sayres, az Arizonai Állami Egyetem kutatója. Ennek az az oka, hogy a nemi kromoszómákon idővel felbukkannak a fontosabb gének nemileg specifikus változatai, és a kromoszómák egyike (az emberek esetében az Y) olyan sok gént veszít el, hogy picivé és csökevényessé válik. Innentől pedig csak egyetlen út létezik – legalábbis eddig ezt hittük. „Ez a tanulmány azonban az sugallja, hogy lehetséges, hogy egy populáció letérjen a nemi determináció kromoszomális útjáról, és mindez a vadonban is megtörténhet” – folytatja a kutató.
A felfedezés kapcsán újabb dimenziót kap a nemiség egyébként is rendkívül bonyolult kérdése, hiszen mindez azt jelenti, hogy ami a szakállasagámákat illeti, a kromoszomális nem egyik pillanatról a másikra lényegtelenné válhat, mint a biológiai nemet befolyásoló tényező. A gyors váltásnak pedig vélhetően kifejezett előnyei is vannak, hiszen a kísérletek tanúsága szerint a ZZ kromoszómájú nőstények jóval több tojás tojnak, mint ZW-s társaik. Holleley és kollégái ugyanakkor alapos vizsgálataik ellenére továbbra sem egészen biztosak abban, hogyan zajlik a nemi determináció kromoszomálisról hőmérsékletire váltása, mivel a hüllők esetében a nemiség genetikájával kapcsolatban még rengeteg a problémás pont. Az emlősökben az Y kromoszómán található egy gén, az SRY, amely gyakorlatilag a nemiség mestergénjének tekinthető: azok az egyedek, amelyek ezt hordozzák, általában hímek, és amelyekből hiányzik, általában nőstények lesznek. A madarak genomjában szintén van egy hasonló szerepű DNS-szakasz, a DMRT1 nevű gén. A hüllőkben ugyanakkor mindeddig nem sikerült azonosítani a DMRT1 és az SRY megfelelőjét, pedig valószínűsíthetően ennek működésére hatnak a hőmérsékleti változások is. A felfedezés hosszabb távú következményeivel kapcsolatban is csak találgatnak a szakértők. A vadon élő populációkban a nemi determinációt meghatározó tényezők közti váltás valószínűleg sokkal lassabban történik meg, mint a laborban, ugyanakkor Holleley szerint szélsőséges körülmények közt, például az időjárás gyors megváltozása esetén az általuk megfigyelt hirtelen váltás is megtörténhet.
A populáción belüli gyors váltást, ahogy már részben említettük, több dolog is elősegítheti. Egyrészt a ZZ nőstények kétszer annyi tojást tojnak, mint a ZW kromoszómás egyedek. A második, ezt erősítő tényező, hogy a ZZ nőstények utódai közt újabb nagy számú ZZ nőstény kap helyet. A harmadik dolog, egy kicsit összetettebb. Egy kellően meleg világban az összes ZW kromoszómás egyedből nőstény lesz, ahogy a ZZ-s egyedek egy részéből is. Ez azt jelenti, hogy a hímek ritkává válnak, így hosszabb távon azok az anyák válnak sikeressé, akik több hím (ZZ) utódot hoznak a világra, hiszen ezek szinte garantáltan párt találnak, és továbbadhatják genetikai állományukat. Mindhárom tényező rossz hír a W kromoszóma számára, és úgy tűnik, hogy ha az éghajlat tartósan meleg marad, a kromoszóma teljesen eltűnhet a szakállasagámák génállományából. Ebben az esetben a gyíkok mindegyike ZZ kromoszómás lesz, és a tojáskeltetési hőmérséklet dönt az utódok neméről. Ezt követően attól függ a faj sorsa, hogy hogyan alakulnak a tisztán nőstény és a tisztán hím fészekaljakhoz szükséges hőmérsékleti határok. Ha ezek képesek lépést tartani az éghajlat alakulásával, és nemileg kellően vegyes generációkat kitermelni, az agámák rendben lesznek. Ha viszont a hőmérsékleti határok nem emelkednek, ahogy a külső hőmérséklet egyre forróbbá válik, az problémás lehet, hiszen egyre több nőstény és egyre kevesebb hím fog világra jönni. Ha pedig a hímek teljesen eltűnnek, a faj kihal. Mivel számos hőmérsékleti nemi meghatározottságú hüllő létezik, és ezek nyilvánvalóan átvészeltek már néhány extrém éghajlatváltozást, Holleley szerint igen valószínű, hogy az első variáció a jellemzőbb rájuk, és az állatok ezen csoportja sokkal gyorsabban és hatékonyabban képes adaptálódni a hőmérséklethez, mint azt valaha is gondoltuk volna. A Föld egyes pontjainak jelenlegi melegedési üteme ugyanakkor a klimatológusok szerint sokkal gyorsabb, mint a múltbéli változások bármelyike volt. Így pedig egyelőre csak találgatni lehet, hogy a hüllők hogyan veszik ezt az akadályt, nem is beszélve a többi élőlényről.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!