Unterschiede in der Körpergröße (oder sexueller Dimorphismus) zwischen Männchen und Weibchen sind im gesamten Tierreich weit verbreitet. Eines der extremsten Beispiele für sexuellen Dimorphismus findet sich bei der Buntbarschart Lamprologous callipterus aus dem Tanganjikasee in Ostafrika, wo die Männchen 12-mal größer (schwerer) sind als die Weibchen. Der ökologische Grund für diesen bemerkenswerten Größenunterschied ist die Tatsache, dass diese Art leere Schneckenhäuser verwendet, die am Grund des Sees gefunden wurden, um Nester zu bauen. Daher müssen Männchen groß genug sein, um Muscheln mit ihrem Mund zu tragen, während Weibchen klein genug sein müssen, um in die Schneckenhäuser zu passen, um Eier zu legen, wo sie gut vor Fressfeinden geschützt sind. Geschlechtsspezifische Unterschiede in der Körpergröße sind wichtig für die Biologie dieser Art, da kleine Männchen keine leeren Schneckenhäuser tragen könnten und große Weibchen nicht in die Gehäuse zur Brut gelangen könnten.
Das eigentümlichste Merkmal dieser Art ist jedoch die Existenz einer zweiten männlichen Morphe, die 60-mal kleiner (leichter) ist als die nestbauenden Riesen. Diese kleinen Gesellen schleichen sich beim Laichen eines Weibchens in die Schalen, nur um dort die frisch gelegten Eier zu befruchten. Es hatte sich bereits gezeigt, dass die Riesennestmännchen und die Zwergparasiten nur Söhne zeugen, die sich zum gleichen männlichen Typ wie ihr Vater entwickeln. In einer neuen Studie, die in Molecular Ecology veröffentlicht wurde, berichten Pooja Singh, ehemals Universität Graz, Michael Taborsky und Catherine Peichel, die jetzt alle am Institut für Ökologie und Evolution (IEE) der Universität Bern tätig sind, und Christian Sturmbauer von der Universität Graz, entschlüsselten, wie bei diesen Cichliden die alternativen Größen und unterschiedlichen Geschlechter bestimmt werden.
Der genetische Mechanismus, der diesem einzigartigen Fortpflanzungssystem zugrunde liegt
Genomanalysen ergaben eine Y-Geschlechtschromosomenregion, die sich zwischen Männchen und Weibchen unterscheidet. „Das war ein erster wichtiger Schritt, denn diesen Cichliden fehlen die hochdifferenzierten Geschlechtschromosomen, die wir vom Menschen und vielen anderen Tieren kennen“, sagt Pooja Singh, Erstautorin dieser Publikation. Genau das war die lohnende Herausforderung, denn damit konnten die frühen Stadien der Evolution der Geschlechtschromosomen im Zusammenhang mit einem größenbestimmenden genetischen Mechanismus rekonstruiert werden, der anscheinend durch intra- und intersexuelle Konflikte beeinflusst wurde.
Die Forscher fanden heraus, dass diese kleine Y-ähnliche Genomregion auch das Wachstumshormonregulatorgen GHRHR enthielt, was faszinierend war. „Dieses Gen hat bekanntermaßen eine wichtige regulatorische Funktion für das Wachstum bei Säugetieren, und Mutationen dieses Gens können auch beim Menschen zu Zwergwuchs führen“, erklärt Co-Autorin Katie Peichel. Da dieses Gen nun auch in Fischen identifiziert wurde, ist es wahrscheinlich vor mehr als 440 Millionen Jahren entstanden, bevor aquatische Wirbeltiere terrestrische Domänen eroberten. In den untersuchten schneckenhausbrütenden Cichliden hat sich dieses größenregulierende Gen offenbar in Verbindung mit den geschlechtsbestimmenden Genorten entwickelt.
Wer war zuerst da, Riese oder Zwerg?
Die unterschiedlichen Fortpflanzungsrollen von Männchen und Weibchen sowie von Männchen, die entweder dem nestbauenden oder dem parasitischen Typ angehören, legen widersprüchliche Selektionsdrücke nahe, die zu einem von der Körpergröße abhängigen Fortpflanzungserfolg führen. In Bezug auf den männlichen Größendimorphismus ist es interessant, über die wahrscheinlichste chronologische Reihenfolge nachzudenken. Co-Autor Michael Taborsky schlägt vor, dass Riesen den Zwergen vorausgingen: „Das gesamte Fortpflanzungssystem dieser Art hängt von der wesentlichen Nestbauaktivität der riesigen Männchen ab, die groß genug sein müssen, um leere Schneckenhäuser zu sammeln jeweilige Punktmutation in der geschlechts- und größenbestimmenden Region des Genoms, was zu einer äußerst erfolgreichen alternativen Reproduktionstaktik führt.“