Dat er diersoorten zijn waarbij de temperatuur bepaalt welk geslacht hun nakomelingen hebben, was al wel bekend. Zo zorgen warmere temperaturen ervoor dat er bij schildpadden vaker vrouwtjes uit hun eitjes komen gekropen. Maar nu blijkt uit nieuw onderzoek nog iets opvallends: deze vrouwtjes produceren ook meer eitjes, zelfs voor hun geslacht is bepaald.
Dit kan verklaren waarom bij sommige dieren de temperatuur het geslacht van de nakomelingen bepaalt en waarom dit systeem blijft bestaan, ook al is het zo risicovol. Het laat natuurlijk ook een glimp zien van wat we kunnen verwachten in een opwarmende wereld.
Kiemcellen
De onderzoekers ontdekten dat het aantal kiemcellen – een soort pre-eitjes, waarvan het geslacht nog niet vaststaat – dat een embryo bij zich draagt, toeneemt door hogere broedtemperaturen. Sterker nog, die kiemcellen zelf spelen een rol bij de bepaling van het geslacht. “Geslachtsbepaling door temperatuur is niet slechts één mechanisme”, legt onderzoeker professor Blanche Capel van Duke University uit. “Hogere temperaturen lijken de seksebepaling te beïnvloeden door meerdere verschillende celtypes in het embryo.”
Een hoger aantal kiemcellen lijkt op zichzelf het vrouwelijke geslacht te stimuleren, stelt hoofdonderzoeker Boris Tezak. “De temperaturen waardoor vrouwtjes worden geboren, zijn ook de temperaturen waardoor het aantal kiemcellen toeneemt”, klinkt het.
Evenveel mannen als vrouwen
Hogere aantallen kiemcellen staan er ook bij vissen om bekend dat ze de ontwikkeling van vrouwtjes controleren, zegt Capel. Maar om te bewijzen dat meer kiemcellen leiden tot vrouwtjesschildpadden hebben de onderzoekers enkele kiemcellen verwijderd uit embryo’s van de roodwangschildpad. Deze embryo’s hebben zich op een gematigde temperatuur ontwikkeld, zodat de man-vrouwverhouding in principe fiftyfifty zou moeten zijn. En ze hadden gelijk: met minder kiemcellen ontstonden er meer mannetjes dan verwacht.
Al tientallen jaren is bekend dat de temperatuur invloed heeft op het geslacht van sommige dieren. Dit mechanisme is teruggevonden bij allerlei soorten en op allerlei manieren op verschillende momenten in de tijd. “Het ontstond overal”, zegt Tezak. “Het lijkt een hele risicovolle strategie, zeker aangezien het weer varieert en het klimaat verandert, dus hoe kan het dat dit systeem bleef bestaan?”
Toch evolutionair voordeel
De wetenschappers denken dat er toch een evolutionair voordeel is. “Een vrouwtje dat gaat broeden met meer kiemcellen kan zich waarschijnlijk beter voortplanten. Het vergroot haar voortplantingspotentieel als ze meer eitjes draagt”, legt Tezak uit. “We hebben het ontstaan van vrouwtjes gelinkt aan een hoger aantal kiemcellen. En als dat haar voortplantingskansen vergroot dan is dat een logische verklaring waarom temperatuurafhankelijke geslachtsontwikkeling nog steeds bestaat.”
Maar als warmere temperaturen leiden tot meer vrouwtjesschildpadden dan is de volgende vraag natuurlijk: wat nu de aarde opwarmt? “We kijken op dit moment naar hoe een temperatuurstijging de pool van kiemcellen beïnvloedt. Leidt het tot minder fitte vrouwtjes?” zegt Tezak.
Cyclopen en twee hoofden
Om deze vragen te beantwoorden laat hij roodwangschildpadeitjes uitbroeden in plastic boxen in het lab op een constante temperatuur. Eén incubator staat afgesteld op 26 graden, waardoor meer mannetjes worden geboren. In een andere is het 31 graden, de optimale temperatuur om meer vrouwtjes te produceren. De embryo’s in de warmere box zijn aanmerkelijk groter en actiever in hun eitjes dan degenen die in de koudere kooi zitten. “We denken dat er een sweetspot is voor de temperatuur”, reageert Capel. “Er is een kleine bandbreedte waarbinnen je een groot aantal kiemcellen krijgt en daarbuiten zie je het afnemen.”
“We hebben eitjes laten uitbroeden op 33,5 graad, slechts 2,5 graad meer dan de optimale temperatuur voor vrouwtjes”, vertelt Tezak. “Het leidde tot hele rare embryo’s. Er waren cyclopen en embryo’s met twee hoofden. We hebben hun kiemcellen nog niet geteld.”
Alligators
Ook gaan de onderzoekers nog temperatuurexperimenten doen met alligatoreitjes. Van alligators is bekend dat ze vrouwtjes krijgen bij lage temperaturen en mannetjes als het warmer is, het tegenovergestelde dus van de roodwangschildpadden. Maar de lage temperatuur bij alligators is hetzelfde als de hoge temperatuur bij schildpadden dus beide soorten produceren vrouwtjes bij 31 graden. “De interessante vraag is of we bij beide soorten ook meer kiemcellen zien op deze temperatuur”, besluit Tezak.
