Ein Gen entscheidet über drei verschiedene Balzverhalten bei Kampfläufern

Doch bei Kampfläufern – einer in Europa und Asien brütenden Watvogelart – sorgt ein einzelnes Gen dafür, dass aggressive Männchen friedfertig werden.

Forschende der Freien Universität Berlin haben zusammen mit einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Clemens Küpper am Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz herausgefunden, wie dieses Gen ein „Super-Enzym“ produziert, das Testosteron effizient abbaut und damit das Balzverhalten der Watvögel bestimmt.

Die Studie mit dem Titel „A single gene orchestrates androgen variation underlying male mating morphs in ruffs “ dazu ist im Fachmagazin „Science“ erschienen.

Kampfläufer-Männchen treten in drei Erscheinungsformen - sogenannten Morphen - auf, die sich stark in Aussehen und Verhalten unterscheiden. Die Mehrheit, die sogenannten Independents, zeigt dunkles Gefieder und verteidigt energisch ein kleines Revier in der Balzarena, um Weibchen zu beeindrucken.

Die Satelliten, etwas kleineren Männchen mit hellerem Gefieder, werben hingegen friedlich in Zusammenarbeit mit einem Independent. Die seltenen Faeder-Männchen verfolgen eine clevere Strategie: Sie tarnen sich als Weibchen, um unbemerkt in die Arenen zu gelangen. 

Während für die aggressiven Independents ein hoher Testosteronspiegel vorteilhaft ist, wäre dies für Satelliten und Faeder hinderlich. Frühere Studien hatten bereits gezeigt, dass diese beiden Morphen deutlich weniger Testosteron im Blut haben als die Independents.

Überraschenderweise zeigen Messungen der neuen Studie nun aber, dass Satelliten und Faeder in den Hoden mehr Testosteron produzieren als die Independents. Doch warum sinkt dann ihr Testosteronspiegel im Blut? Hier kommt das „Super-Enzym“ ins Spiel. 

Die Forschenden fanden in ihrer Studie heraus, dass die drei Morphen sich nur in einer DNA-Region unterscheiden, die etwa 100 Gene umfasst. „Diese Region entstand vor etwa vier Millionen Jahren, als sich ein Chromosomenfragment umkehrte und neu einfügte“, erklärt die Professorin für Humanbiologie an der Freien Universität Berlin, Katja Nowick.

Ein bestimmtes Gen innerhalb dieser DNA-Region kodiert für ein Enzym, das Testosteron abbaut. Die Genexpressionsanalysen des Forschungsteams zeigten, während dieses Enzym bei Satelliten und Faedern in großen Mengen produziert wird, es bei den Independents völlig fehlt. 

Besonders bemerkenswert: Das „Super-Enzym“ ist nicht in den Hoden auffindbar, wo Testosteron gebildet wird. Es ist vielmehr in großen Mengen im Blut von Satelliten und Faedern vorhanden.

Testosteron reguliert jedoch nicht nur die Spermienproduktion, sondern auch Aggression und Balzverhalten. Die Forschenden stellten erhöhte Mengen des „Super-Enzyms“ interessanterweise auch im Gehirn der friedfertigen Satelliten und Faeder fest. „Die Studie zeigt, wie ein einzelnes Gen weitreichende Effekte haben und die Evolution komplexer Verhaltensstrategien vorantreiben kann“, betont Vladimir Jovanović, Postdoc in Katja Nowick’s Arbeitsgruppe. 

In künftigen Studien möchte das Forschungsteam untersuchen, wie soziale Verhaltensweisen bei Kampfläufern reguliert werden, und die Vielfalt innerhalb der Geschlechter weiter erforschen.

Die Studie entstand in Zusammenarbeit mit Forschenden der Freien Universität Berlin, des Max Planck Instituts für biologische Intelligenz, der Universität Wien, des Helmholtz Zentrums München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt und der Simon Fraser University, Burnaby.

Publikation

Die Studie „A single gene orchestrates androgen variation underlying male mating morphs in ruffs “ ist im Fachmagazin „Science“ erschienen.