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Entdeckung und wissenschaftlicher Kontext
Bartagamen (Pogona spp.) können eine Sexumkehr durchlaufen — genetisch männliche Individuen können sich unter bestimmten Umweltbedingungen als phänotypische Weibchen entwickeln. Zwei unabhängige internationale Teams haben nun zwei hochwertige Referenzgenome von entgegengesetzten Geschlechtern erzeugt und dabei verschiedene Sequenzierungstechnologien eingesetzt. Diese Assemblies führen zu einer zentralen Erkenntnis: Die Signalgebung des Anti‑Müller‑Hormons (AMH) scheint ein entscheidender Treiber der Geschlechtsbestimmung dieser Art zu sein. Die Arbeit verbindet Genomik, vergleichende Analysen und Genexpressionsdaten, um Mechanismen zu klären, die zuvor nur teilweise verstanden waren.
Genomsequenzierung, Technologie und Methodik
Ein Team unter Leitung von Forschenden am BGI nutzte die neue CycloneSEQ-Langread-Plattform, um ein zusammenhängendes Bartagamen-Genom zu erstellen. Langread-Sequenzierung verringert Assemblierungslücken und löst repetitive oder GC‑reiche Regionen, mit denen Short‑Read‑Verfahren häufig Schwierigkeiten haben. Qiye Li vom BGI erklärte, dass das Team die Bartagame als erstes Tiergenom auf dem neuen Sequenzierer sowohl aus biologischem Interesse als auch aus kultureller Bedeutung auswählte: Es war das Jahr des Drachens in China. Ihre Assemblys ermöglichten die Auflösung zuvor unzugänglicher genomischer Regionen und hoben Kandidatenloci hervor, die an der Geschlechtsbestimmung beteiligt sein könnten.
Unabhängig davon erzeugte eine zweite Gruppe, zu der unter anderem Arthur Georges von der University of Canberra gehörte, eine ergänzende Referenz aus dem jeweils anderen Geschlecht und verwendete dabei alternative Technologien und Assemblierungsstrategien. Zwei Assemblys aus entgegengesetzten Geschlechtern und auf unterschiedlichen Plattformen — die beide auf dieselben möglichen Mastergene hinweisen — erhöhen die Zuverlässigkeit der Schlussfolgerungen deutlich und bieten robuste Ressourcen für künftige vergleichende und funktionelle Studien.
Wesentliche Ergebnisse: AMH‑Signalgebung und das ZW‑System
Beide Projekte identifizierten Veränderungen in AMH‑assoziierten Signalwegen als zentral für die Geschlechtsbestimmung der Bartagamen. Die AMH‑Signalgebung ist bei Wirbeltieren für die Entwicklung der Geschlechtsorgane bekannt; hier deuten die Genomdaten darauf hin, dass sie als Masterregulator in der geschlechtsbestimmenden Kaskade der Bartagame wirkt. Die Studien werfen zudem Fragen zum evolutionären Ursprung des ZW‑Geschlechtschromosomensystems bei diesen Eidechsen auf. Weitere hochwertige Genome eng verwandter Squamata‑Arten werden notwendig sein, um die chromosomalen und molekularen Schritte zu rekonstruieren, die zur Entstehung dieses Systems führten.
Warum zwei unabhängige Assemblies wichtig sind
Unabhängige Bestätigung reduziert Falschpositive und experimentelle Verzerrungen. Offen zugängliche Genomdaten erlauben es anderen Laboren, Wechselwirkungen zwischen Genen und Umwelt zu testen, Unterschiede in Kopf‑ und Gehirnentwicklung zu untersuchen und ein gut abgesichertes squamates Modell für vergleichende Arbeiten neben traditionellen Modellen wie Maus, Mensch und Vogel aufzubauen.
Implikationen und Ausblick
Diese neuen Genome sind ein bedeutender Fortschritt für Evolutionsgenomik, Entwicklungsbiologie und Verhaltensforschung. Sie ermöglichen funktionelle Experimente zur Überprüfung von Kandidaten‑Transkriptionsfaktoren und Signalwegen, klären, wie Umweltreize eine Sexumkehr auslösen können, und liefern einen genomischen Rahmen für die Konservationsgenetik. Die schnelle Entwicklung der Sequenziertechnologie — hervorgehoben durch BGIs Verbesserungen in Durchsatz und Kosteneffizienz — zeigt zudem, wie technischer Fortschritt biologische Entdeckungen beschleunigt.
Fachliche Einschätzung
Dr. Maya Singh, Evolutions‑ und Entwicklungsbiologin: 'Zwei komplementäre, hoch‑kontiguierliche Genome sind ein echter Wendepunkt. Sie erlauben es uns, echte regulatorische Veränderungen von Assemblierungsartefakten zu unterscheiden und präzise CRISPR‑ oder Expressionsstudien zu entwerfen, um die Rolle der AMH‑Signalgebung bei der Sexumkehr zu testen. Genau so eine vergleichende genomische Grundlage hat das Feld gebraucht.'
Schlussfolgerung
Die konvergenten Befunde aus zwei unabhängigen, hochwertigen Bartagamen‑Genomen weisen die AMH‑Signalgebung als zentrales Mechanismus der Geschlechtsbestimmung aus und eröffnen einen klaren Weg, die evolutionäre Geschichte des ZW‑Systems bei Squamata zu klären. Offene Daten, komplementäre Technologien und verbesserte Langread‑Sequenzierung beschleunigen gemeinsam Entdeckungen in der Wirbeltier‑Sexbiologie mit weitreichenden Konsequenzen für Entwicklung, Verhalten und vergleichende Genomik.
Quelle: scitechdaily
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