Die meisten männlichen Säugetiere befördern kostbare Fracht in einem schrecklich prekären Paket. Äußere Hoden - die in einem freiliegenden, dünnhäutigen Sack zart außerhalb der Bauchhöhle schwingen - sind empfindlich, heikel und sind ein offensichtliches Ziel für alle Feinde von Männern (ebenso wie Fußbälle, verirrte Knie und Möbel auf Hüfthöhe). So ist es nicht verwunderlich, dass die Evolution der Hodenabstammung Biologen seit Jahrzehnten verwirrt und verwirrt.
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Eine Studie, die heute in PLOS Biology veröffentlicht wurde, bietet eine Antwort auf eine der größten Debatten des Mysteriums: Haben unsere frühesten Vorfahren sie aufgerieben oder abgenutzt? Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass die ersten Säugetiere bereits dieses verwirrende Merkmal besaßen. Danach erbten Jahrtausende von Nachkommen die ausgestellten Juwelen der Familie. Seltsamerweise haben sich die inneren Hoden seitdem mindestens vier Mal getrennt entwickelt.
Während der Embryonalentwicklung bei männlichen Menschen verwandeln sich die Fortpflanzungsstrukturen tief im Bauchraum in Proto-Hoden (bei weiblichen Menschen bilden diese Strukturen Eierstöcke). Vor der Geburt steigen die Hoden in zwei Schritten durch den Bauch und in den Hodensack hinunter. Diese Abwärtsmigration wird durch die Wirkung von zwei Schlüsselgenen, INSL3 und RXFP2, in Gang gesetzt . Das Löschen eines dieser „Scrotal-Gene“ in Mäusen führt zu einer vollständigen Entgleisung der südlichen Flugbahn der Hoden.
Die wenigen männlichen Menschen, die mit nicht herabhängenden Hoden geboren werden (zwischen 2 und 4 Prozent), können in Schwierigkeiten geraten: Wenn die Krankheit bis ins Erwachsenenalter anhält, kann sie zu Hernien, Unfruchtbarkeit und Hodenkrebs führen. Aber für eine ganz andere Gruppe von Säugetieren ist es die Norm, überhaupt keinen Hodensack zu haben. Säugetierarten der Afrotheria-Gruppe, zu denen Elefanten, Seekühe, Kapgoldenmolen und Steinhyraxe gehören, halten ihre Hoden stattdessen in einem Zustand namens „testicondy“ im Bauchraum.
Diese unterschiedlichen Eigenschaften haben Evolutionsbiologen vor ein Rätsel gestellt: Hatte der gemeinsame Vorfahr aller lebenden Säugetiere, wie Afrotherianer und weibliche Säugetiere, seine wertvollen Fortpflanzungsorgane in seinem Bauch? Oder trug es sie, wie Menschen und die meisten anderen Säugetiere, außerhalb seines Körpers, damit alle sie sehen konnten? Da Weichteile wie Hoden im Fossilienbestand schlecht konserviert sind, gibt es keine physischen Beweise für Hoden der Vorfahren, und die Position der Hoden der Vorfahren von Säugetieren ist schwer zu bestimmen.
Die leitende Autorin Virag Sharma und der leitende Autor Michael Hiller, Genomiker am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden, nahmen einen genetischen Ansatz in die Debatte ein. Da sie wussten, wie wichtig die Skrotalgene für die Abstammung der Hoden sind, schlussfolgerten sie, dass der Vergleich dieser Gene in einer Vielzahl von Säugetierlinien den direktesten Weg zur Feststellung des Ahnenzustands bietet. (Diese Methode umgeht die Beschränkungen des Fossilienbestandes, die manchmal widersprüchliche oder vage Informationen über die Verwandtschaft zwischen Arten liefern können.)
"Die Möglichkeit, molekulare Daten zur Beantwortung einer solchen Frage zu verwenden, war vor 10 Jahren nicht möglich", sagt Natalia Prado-Oviedo, Genomikerin im Smithsonian National Zoo, die nicht an der Studie beteiligt war. Wichtig ist, dass die Methode von Sharma und Hiller „bei jeder Interpretation des Fossilienbestandes funktioniert“.
Man könnte meinen, die Evolution der Hoden wäre eine niedrig hängende Frucht - aber es stellt sich heraus, dass das Bild weitaus komplexer ist, als sich die Forscher hätten vorstellen können. Elefanten sind nur eine Gruppe mit Hoden im Bauch. (baluda / Pixabay) Als Sharma die Skrotalgene von 71 Säugetieren verglich, stellte er fest, dass vier afrikanische Arten, denen die Hodenabstammung fehlte - Seekühe, Kapgoldene Maulwürfe, Kapelefantenspitzmäuse und Tenrecs (winzige insektenfressende Säugetiere, die Igel gleichen) - defekte Kopien der Skrotalgene aufwiesen . Sharma verwendete diese genetische Information dann, um zu schätzen, wann eines der Gene in jeder Spezies seine Funktionalität verloren hatte. Wenn Gene nicht mehr funktionieren, besteht kein Druck mehr, die Kohärenz aufrechtzuerhalten, und sie beginnen zu verfallen und Mutationen anzusammeln, die vernachlässigt werden. Je mehr Fehler eine Gensequenz enthält, desto länger ist es wahrscheinlich, dass sie verloren gegangen ist.
Durch Rückwärtsarbeiten verfolgte Sharma auch den Verlust der Hodenabnahme bei allen vier Arten bis vor 23 bis 83 Millionen Jahren - Beispiele, die alle jünger waren als die geschätzte Divergenz der afrikanischen Abstammungslinie vor 100 Millionen Jahren. Im Gegensatz zu anderen Säugetieren versagten die Hoden, als sich Afrotherianer vom Hauptbestand abspalteten.
Sharma fand auch heraus, dass die Arten genetischer Fehler, die bei diesen vier Arten gefunden wurden, sich alle voneinander unterschieden und anscheinend zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftraten. Wären sie identische Mutationen gewesen, hätte Sharma gefolgert, dass ein einziger askrotaler Vorfahre die gleichen gebrochenen Gene auf alle vier Arten gleichzeitig übertragen hatte. Die Variation zeigte jedoch, dass die Scrota im Laufe der Evolutionsgeschichte viermal hintereinander verschwand. Mit anderen Worten, die Evolution „erfand“ vier Mal die Hoden ohne Senkung.
Wissenschaftler wissen seit Jahren, dass einer der wichtigsten Vorteile von Scrota die Belüftung ist: Säugetier-Spermien reifen und lagern besser bei Temperaturen, die um 2, 5 bis 3 Grad Celsius niedriger sind als der Rest des Körpers. Durch das Ablassen dieser Organe bleiben sie kühl. Wir sind uns jedoch weit weniger sicher, ob dies der Grund für die Entwicklung der Scrota ist. Es ist ein klassisches Hahn-und-Ei-Dilemma: Hoden sind möglicherweise aus dem Bauch geflohen, weil die Temperaturen zu röstig wurden, oder Spermien haben sich möglicherweise an die Kälte gewöhnt, weil sie bereits aus einem anderen Grund verdrängt wurden.
(Andere Theorien gibt es zuhauf, einschließlich der Idee, dass Hoden Ornamente sind, die sich durch männliche Männlichkeit auszeichnen. Oder, wie der Kinderurologe John Hutson glaubt, wurden Hoden als Nebenprodukt - oder Fehler - einer anderen anatomischen Umlagerung ausgewiesen.)
Aber wenn die Temperatur der Hauptfaktor ist, müssen die Forscher noch ein Rätsel lösen. Elefanten und Elefantenkap-Spitzmäuse, die beide ihre Hoden im Bauchraum fernhalten, haben ähnliche Körpertemperaturen wie Menschen. Wie gehen sie damit um?
Bei Afrotherianern könnten die Kosten (Exposition, Verwundbarkeit) die Vorteile (etwas kühlere Temperatur) einfach überwiegen, sagt Hiller. Oder vielleicht nutzen diese Säugetiere eine noch unentdeckte Methode, um ihre Kälte aufrechtzuerhalten. Um diese Phänomene mit der Hodenretention zu verknüpfen, müssen sich Genetiker wahrscheinlich mit Physiologen zusammenschließen.
„Wir können uns nicht nur auf die Genetik oder den Fossilienbestand allein verlassen“, sagt die Computerbiologin Melissa Wilson Sayres von der Arizona State University. "Genomics ist mächtig, aber wir müssen es im Einklang mit der Naturgeschichte und der Anatomie verstehen."
Im Moment bleiben wir alle hängen.
