Weibliche und männliche Individuen unterscheiden sich körperlich nicht nur anhand ihrer Geschlechtsorgane. Auch weitere Merkmale, die nicht unmittelbar mit der Fortpflanzung zu tun haben, sind unterschiedlich ausgeprägt – vom Geweih bei männlichen Hirschen bis hin zum Prachtgefieder vieler männlicher Vögel. Dieser sogenannte Geschlechtsdimorphismus kann sich je nach Tierart auch auf innere Organe wie Leber, Niere, Herz und Gehirn erstrecken. Beim Menschen beispielsweise baut die männliche Leber Medikamente und Giftstoffe schneller ab, und bei einem Herzinfarkt treten bei Frauen meist andere Symptome auf als bei Männern.
Auf Herz und Nieren geprüft
Ein Team um Leticia Rodríguez-Montes von der Universität Heidelberg ist nun den genetischen Grundlagen solcher Geschlechtsunterschiede auf den Grund gegangen. „Bisher war weitgehend unbekannt, wie sich die genetischen Programme im Laufe der Entwicklung zwischen weiblichen und männlichen Individuen unterscheiden und welche Auswirkungen diese Unterschiede auf die Funktion und zelluläre Zusammensetzung von Organen erwachsener Säugetiere haben“, sagt Rodríguez-Montes.
„In unserer Studie haben wir das Ausmaß, die zeitliche Dynamik und die Entwicklung der geschlechtsspezifischen Genexpression während der Organentwicklung bei Menschen, Mäusen, Ratten, Kaninchen, Opossums und Hühnern untersucht“, berichten die Forschenden. Dabei fokussierten sie sich auf Gehirn, Kleinhirn, Herz, Niere und Leber. Bei den Tieren umfassten die Proben die Entwicklungsstadien vom Beginn der Organentwicklung im Mutterleib bis zum Erwachsenenalter, beim Menschen untersuchte das Team Proben verschiedener Embryonalstadien bis zur Geburt.
Ähnliche Entwicklung bis zur Geschlechtsreife
Das Ergebnis: Bei allen untersuchten Säugetierspezies fanden sich bis zum Erreichen der Geschlechtsreife kaum geschlechtsspezifische Unterschiede zwischen den Organen. „Fast alle Unterschiede bei der Genexpression entstehen schlagartig erst mit der Geschlechtsreife. Das heißt, dass die genetischen Programme, die für die Ausbildung geschlechtsspezifischer Organeigenschaften verantwortlich sind, fast ausschließlich spät in der Entwicklung der Organe angeschaltet werden, ausgelöst von weiblichen oder von männlichen Hormonen“, berichtet Rodríguez-Montes Kollege Henrik Kaessmann.
„Dieses Ergebnis war für uns überraschend“, erklärt Co-Autorin Margarida Cardoso Moreira vom Francis Crick Institute in London. „Wir hatten zwar erwartet, dass die meisten Unterschiede im Erwachsenenalter auftreten, weil dann die Geschlechtsunterschiede am deutlichsten zu erkennen sind, aber wir hatten vermutet, dass die Geschlechtsunterschiede während der Organentwicklung allmählich zunehmen und nicht abrupt um die Geschlechtsreife herum.“ Bei Hühnern jedoch zeigte sich ein umgekehrtes Muster: Rund zwei Drittel aller geschlechtsdimorphen Gene zeigten bereits zu Beginn der Organentwicklung eine unterschiedliche Aktivität. Nur bei zehn Prozent traten die Unterschiede erst im Erwachsenenalter zu Tage.
