Welk geslacht een dier of mens heeft, is vaak bepaald door genetische factoren, zoals XX- en XY-chromosomen. Maar onder andere schildpadden doen dat anders: bij deze dieren is de temperatuur van de eieren leidend in de geslachtsbepaling. Hoe dat precies werkt, snappen wetenschappers nu een stuk beter.
Als een nest schildpadden tijdens het uitbroeden zo’n 31 graden Celsius is, komen er voornamelijk vrouwtjes uit. Een kouder nest van 26 graden brengt overwegend mannelijke schildpadden voort. Bij 29 graden is het gelijk verdeeld. Biologen proberen al langer om deze vreemde tactiek te doorgronden. Door de stijgende temperaturen ten gevolge van de klimaatcrisis, is deze methode van geslachtsbepaling namelijk niet zonder risico.
Onderzoekers van Duke-universiteit in de Verenigde Staten hebben nu een mechanisme ontdekt dat mogelijk verklaart hoe deze strategie tot stand is gekomen. Het blijkt dat er meer kiemcellen aanwezig zijn in 31-graden-eieren, en dat die hoeveelheid kiemcellen bepalend kan zijn voor het geslacht. Kiemcellen zijn geslachtscellen die nog mannelijk (sperma) of vrouwelijk (eicellen) kunnen worden. Het onderzoek werd uitgevoerd bij de roodwangschildpad.
Mieren zijn magnifieke navigators
Mieren zijn in staat tot verbazingwekkende navigatieprestaties. Misschien kan waardering hiervoor helpen om deze insectensoorten te behouden.
Warme eicellen
Tussen de 12e en de 25e dag van het broeden, wordt het geslacht van roodwangschildpadeieren vastgelegd. Het onderzoek laat zien dat aan het begin van deze periode eieren van 31 graden meer kiemcellen bevatten dan koudere eieren. Waarom dat zo is, weten de onderzoekers niet.
De onderzoekers hebben getest of het aantal aanwezige kiemcellen invloed heeft op het uiteindelijke geslacht van een schildpad. Hiervoor incubeerden ze een aantal eieren bij de hogere, vrouw-makende temperatuur. Vervolgens haalden ze een deel van de kiemcellen weg uit de eieren. Wat bleek: uit de eieren met minder kiemcellen kropen een stuk meer mannetjes dan uit de onaangetaste 31-graden-eieren.
Parlementaire geslachtsbepaling
Omdat het zo’n 13 dagen duurt om het geslacht van een schildpadei vast te leggen, is temperatuur waarschijnlijk niet de enige factor die een rol speelt. Zo kan een ei ook mannelijk of vrouwelijk gemaakt worden door toediening van hormonen.
‘Het geslacht van een schildpad wordt niet bepaald door een knopje in te drukken. Het is eerder een soort parlementaire beslissing met meerdere partijen. In sommige situaties heeft een partij daarbij een dominante rol’, zeggen de onderzoekers in hun wetenschappelijk artikel over het onderzoek. Onder bepaalde omstandigheden, zoals een hoge temperatuur, kan het aantal kiemcellen zo’n dominante rol hebben.
Voordeel voor vrouwen
Dat de hoeveelheid kiemcellen meespeelt in de geslachtsbepaling, kan een evolutionair voordeel zijn. Net zoals bij mensen, worden vrouwelijke schildpadden namelijk geboren met alle eicellen die ze ooit in hun leven gaan hebben. Dit in tegenstelling tot mannen, die vaak hun leven lang meer sperma aan kunnen maken. Met hoeveel sperma een babyschildpad ter wereld komt, maakt dus niet bijster veel uit. Maar de hoeveelheid eicellen die een schildpad bij zich draagt, kan een grote invloed hebben op hoeveel eieren ze in haar leven kan leggen.
Een vrouwelijke schildpad heeft er dus meer aan om veel kiemcellen te hebben in vergelijking met een mannelijke schildpad. Dit verschil zou kunnen verklaren waarom temperatuur, en daarmee de hoeveelheid kiemcellen, een beslissende rol kan hebben in de geslachtsbepaling van een schildpad.
Klimaatverandering
Helaas krijgen we door het opwarmende klimaat niet een superschildpadvrouwtje met een oneindige voorraad eicellen. Boven een bepaalde temperatuur komen er misvormde schildpadden uit de eieren, of gaan de eieren zelfs dood. Ook raakt de man-vrouwverhouding bij schildpadden door de stijgende temperaturen ernstig verstoord.
In de natuur is nu al een overschot aan vrouwelijke schildpadden te vinden, beaamt zeeschildpaddenexpert Kiki Dethmers van de Plastic Soup Foundation. ‘Ook de man-vrouwratio van nesten zeeschildpadeieren wordt bepaald door temperatuur. Waarschijnlijk speelt dit mechanisme van de roodwangschildpadden ook bij zeeschildpadden.’ Op de warmere neststranden van de groene zeeschildpad is bijna 99 procent van de jongen tegenwoordig een vrouw. Om deze soorten te behouden voor de toekomst, moeten wetenschappers dus weten hoe de geslachtsbepaling onder invloed van temperatuur werkt.
