Temperaturabhängige Geschlechtsbestimmung

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1 Temperaturabhängige Geschlechtsbestimmung Bei manchen Arten wird das Geschlecht durch Umweltbedingungen festgelegt, z. B. durch die Temperatur während der Entwicklung des Embryos im Ei. Drei Typen der temperaturabhängigen Geschlechtsbestimmung sind bekannt: Typ 1a: Bei hohen Temperaturen entstehen Weibchen, bei niedrigen Temperaturen entstehen Männchen Typ 1b: Bei hohen Temperaturen entstehen Männchen, bei niedrigen Temperaturen entstehen Weibchen Typ 1c: Bei niedrigen und bei hohen Temperaturen entstehen Weibchen, bei mittleren Temperaturen entstehen Männchen. Quelle (Text leicht verändert) Teilaufgabe 1 Ein Schema zeigt Folgendes: niedrig Temperatur hoch Ordne Typ 1a, Typ 1b und Typ 1c zu! 1

2 Temperaturabhängige Geschlechtsbestimmung kommt bei vielen Reptilienarten vor. Ein Beispiel sind Krokodile: Hier hängt das Geschlecht von der Temperatur der Eier ab: Bis etwa 30 C entstehen Weibchen, ab 34 C entstehen nur noch Männchen. Bei Temperaturen dazwischen schlüpfen männliche und weibliche Krokodile. Bei Schildkröten ist es umgekehrt: Warme Umweltbedingungen führen zu weiblichen Nachkommen, kühlere Temperaturen zu männlichen. Du hast Eier von einem Leopardengecko zur Verfügung. Folgendes Brutgerät steht bereit. Abdeckplatte vom Aquarium Luftfeuchtigkeitsmesser Thermometer Eiablagebehälter mit Sand Aquarium Wasser Stein Aquariumheizung Teilaufgabe 2 Du sollst herausfinden, ob auch Leopardengecko zu jenen Reptilien zählen, deren Geschlechtsentwicklung als Embryo von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Formuliere zuerst deine Vermutung(Hypothese) und plane anschließend ein Experiment mit dem du deine Vermutung überprüfen kannst. Du hast ein Brutgerät zur Verfügung. Schreibe deine Versuchsplanung so genau auf, dass auch andere das Experiment durchführen können! 2

3 Vermutung (Hypothese): Ablauf deines Experiments: 3

4 Die chromosomale Geschlechtsbestimmung Das XX/XY-System: Beim Menschen und anderen Säugetieren findet man zwei verschiedene Geschlechtschromosomen, die mit X und Y bezeichnet werden. Weibliche Säugetiere haben zwei X-Chromosomen und männliche ein X- und ein Y- Chromosom- also unterschiedliche Geschlechtschromosomen. Das Geschlecht der Nachkommen hängt davon ab, ob das Spermium ein X- oder ein Y-Chromosom enthält. Auch bei getrenntgeschlechtlichen Pflanzenarten gibt es unterscheidbare Geschlechtschromosomen. Die Verteilung der Geschlechtschromosomen bei der Weißen Lichtnelke ist wie beim Menschen (XX, XY) Das X/0- System: Bei Heuschrecken, Schaben und einigen anderen Insekten findet man nur ein X- Chromosom. Weibchen haben XX und Männchen haben X0. Das Geschlecht wird dadurch festgelegt, ob die Spermien ein X-Chromosom enthalten oder nicht. Das ZW/ZZ-System: Bei Vögeln, manchen Fisch- und Insektenarten liegen die Geschlechtschromosomen (W und Z) in der Eizelle (nicht in den Spermien) und legen das Geschlecht der Nachkommen fest. Weibchen haben ZW und Männchen zwei Z-Chromosomen (ZZ). Aufgabe: Diskutiere die Unterschiede der drei angeführten Systeme! 4

5 Die genetische Geschlechtsbestimmung Die Geschlechtschromosomen sind auch die Träger von Genen, die das Geschlecht festlegen benannten britische Wissenschaftler das SRY-Gen ( Sexdetermining Region of the Y-Chromosome ) als das hauptverantwortliche Gen für die Hodenentwicklung am Y-Chromosom. Aber schon aus der Bezeichnung wird klar, dass er als geschlechtsbestimmender und nicht nur als Hoden determinierender Faktor gesehen wird. Die Anwesenheit oder Abwesenheit legt fest, ob es zu einer weiblichen oder männlichen Entwicklung kommt. Wie sich aber bald zeigte, erfüllte auch SRY nicht die gewünschten Erwartungen sind Gene beschrieben worden, die mit der Eierstockentwicklung im Zusammenhang stehen. Die Suche richtete sich nach einem Eierstock determinierenden Faktor ( engl. ovary determining factor, ODF). Das erste Gen, das dafür beschrieben wurde, heißt Dax1. Es befindet sich am X Chromosom. Aber auch hier war relativ rasch klar, dass dieses Gen nicht nur für die Eierstockentwicklung zuständig ist, sondern auch noch andere Funktionen hat, z. B. Mitbeteiligung an der Bildung der Spermien. Insgesamt zeichnet sich ab, dass an der Entwicklung der Geschlechter nicht nur die auf den Geschlechtschromosomen liegenden Gene beteiligt sind, sondern auch Gene, die auf anderen Chromosomen liegen. Aktuell werden in der Biologie Netzwerkmodelle favorisiert, bei denen zahlreiche Faktoren zusammenwirken. Leitfragen: Was ist bisher über die genetische Geschlechtsausprägung bekannt? Fasse den aktuellen Wissensstand kurz zusammen. 5