Weibliche Echsen mit Hemipenes

In einem Research-Paper von Martín Martínez-Torres und Kollegen aus dem Jahr 2015 wird ein ungewöhnliches Phänomen beschrieben: Weibliche Individuen einer mexikanischen Echsenart besitzen zunächst dieselben Begattungsorgane wie Männchen [1]. Diese sogenannten Hemipenes gelten normalerweise als eindeutiges Merkmal männlicher Reptilien. Dass sie bei Weibchen vorkommen und erst später verschwinden, stellt eine spannende Abweichung von der bekannten biologischen "Norm" dar und eröffnet neue Perspektiven auf die Entwicklung von Geschlecht und Evolution.

Embryonen kennen zunächst kein "typisches" Geschlecht

Zu Beginn der Entwicklung verlaufen die Prozesse bei männlichen und weiblichen Embryonen der lebendgebärenden Alligatorschleiche (Barisia imbricata) erstaunlich ähnlich. Die Studie zeigt, dass sowohl die Anlagen der Geschlechtsorgane als auch die Hemipenes bei allen Embryonen gleichzeitig entstehen. Dieses sogenannte "bipotente Stadium" bedeutet, dass sich die Entwicklung noch in beide Richtungen bewegen kann. Erst später differenzieren sich Eierstöcke oder Hoden sowie die zugehörigen Strukturen. Die Geschlechtsentwicklung dieser Tiere ist damit wie beim Menschen ein dynamischer Prozess. Genau wie bei uns ist es ressourcenschonender und damit evolutionär von Vorteil, wenn sich Embryonen möglichst lang strukturell in dieselbe Richtung entwickeln und sich erst zu einem bestimmten Zeitpunkt geschlechtlich differenzieren.

Ein bemerkenswerter Befund der Studie ist jedoch, dass auch noch Neugeborene Hemipenes besitzen, unabhängig vom tatsächlichen Geschlecht. Das widerspricht einer gängigen Praxis in der Feldherpetologie, bei der das Vorhandensein dieser Organe zur Geschlechtsbestimmung genutzt wird. Die Forscher mussten daher auf andere Methoden zurückgreifen, etwa die Untersuchung der inneren Fortpflanzungsorgane. Für die Praxis bedeutet das, dass selbst scheinbar eindeutige anatomische Merkmale in bestimmten Arten irreführend sein können.

Zeitverschiebung in der Entwicklung

Der Fachbegriff für dieses Phänomen lautet Heterochronie, also eine Verschiebung im zeitlichen Ablauf der Entwicklung. Normalerweise bilden sich die Hemipenes bei weiblichen Echsen noch im Embryonalstadium zurück. Bei B. imbricata geschieht das jedoch erst Monate nach der Geburt. Diese Verzögerung ist nicht nur eine Kuriosität, sondern liefert wichtige Hinweise darauf, wie flexibel Entwicklungsprozesse im Laufe der Evolution angepasst werden können. Kleine Änderungen im Timing können große Auswirkungen auf die Anatomie haben.

Die Studie dokumentiert detailliert, wie sich die Hemipenes bei Weibchen im Laufe der Zeit zurückbilden. Erst nach etwa sieben Monaten beginnt dieser Prozess, der erst nach rund 15 Monaten abgeschlossen ist. Währenddessen entwickeln sich die Strukturen bei Männchen weiter und nehmen ihre typische Form an. In der frühen Lebensphase sind die Geschlechter somit äußerlich kaum zu unterscheiden, was auch ökologische und verhaltensbiologische Konsequenzen haben könnte.

Die Autoren diskutieren mögliche Ursachen für dieses ungewöhnliche Muster. Eine zentrale Rolle könnten Hormone spielen, insbesondere Androgene, die bei der Entwicklung männlicher Merkmale wichtig sind. Interessanterweise deutet vieles darauf hin, dass die Geschlechtsorgane bei der Geburt noch nicht vollständig hormonell aktiv sind. Das könnte erklären, warum die Hemipenes zunächst bei beiden Geschlechtern erhalten bleiben. Auch genetische Steuerungsmechanismen, die bei anderen Wirbeltieren ähnlich funktionieren, werden als mögliche Faktoren diskutiert.

Ein Blick in die Vergangenheit oder Zukunft?

Die Forscher interpretieren das Phänomen als möglichen Hinweis auf evolutionäre Übergänge. Die verzögerte Rückbildung könnte eine Art "Zwischenstufe" darstellen, die zeigt, wie sich Geschlechtsmerkmale im Laufe der Evolution verändern. Solche Befunde sind besonders wertvoll, weil sie nicht nur den aktuellen Zustand beschreiben, sondern auch Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte von Arten erlauben. Sie zeigen, dass Evolution oft nicht durch völlig neue Strukturen entsteht, sondern durch Veränderungen im Timing und in der Regulation bestehender Prozesse.

Fazit

Die Studie von Martínez-Torres et al. (2015) liefert ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie komplex und flexibel biologische Entwicklung sein kann. Sie stellt scheinbar feste Regeln infrage und zeigt, dass selbst grundlegende Merkmale wie Geschlechtsorgane bei Arten mit innerer Befruchtung variabler sind, als oft angenommen.

Quellen

[1] Martínez-Torres, M., Rubio-Morales, B., Piña-Amado, J.J. and Luis, J. (2015), Hemipenes in females of the mexican viviparous lizard Barisia imbricata (Squamata: Anguidae): an example of heterochrony in sexual development. Evolution & Development, 17: 270-277. https://doi.org/10.1111/ede.12134