Chromosomenspezifische Drift unter stabilisierender Selektion erzeugt polygenetische Barrieren für den Wechsel der Geschlechtschromosomen

Während Geschlechtschromosomensysteme in einigen Kladen häufige evolutionäre Übergänge zeigen, weisen sie in vielen anderen eine langfristige Stabilität auf. Frühere Erklärungen für diese Stase beruhen auf evolutiven Dynamiken, die für Geschlechtschromosomen charakteristisch sind, wie die Anhäufung schädlicher Mutationen auf dem geschlechtsspezifischen Chromosom oder sexuell antagonistische Mutationen auf einem der Geschlechtschromosomen. Hier zeige ich, dass stabilisierende Selektion auf quantitative Merkmale die Stabilität von Geschlechtschromosomensystemen fördert. Der Grund liegt darin, dass stabilisierende Selektion, während sie den Wert des Merkmals nahe dem Optimum hält, es einzelnen Chromosomen erlaubt, ihren Beitrag zum Merkmal driftartig zu verändern, und diese chromosomenspezifische Drift die Fitness der während des Wechsels der Geschlechtschromosomen notwendigerweise entstehenden neuen geschlechtsbestimmenden Genotypen verringert. Angesichts der Allgegenwart stabilisierender Selektion auf quantitative Merkmale könnte chromosomenspezifische Drift eine zentrale Rolle darin spielen, die Umkehrung von Geschlechtschromosomensystemen über mehrere Evolutionsstadien hinweg zu verhindern. Die Theorie generiert mehrere überprüfbare Vorhersagen für die Evolution von Geschlechtschromosomensystemen, die gut mit beobachteten phylogenetischen Mustern übereinstimmen. Zum Beispiel, obwohl chromosomenspezifische Drift als globales Hemmnis für den Wechsel der Geschlechtschromosomen wirkt, sollten die Wechsel, die auftreten, eher das System der Heterogamie beibehalten als es zu verändern. Die Theorie sagt ferner eine höhere Rate von Übergängen von umwelt- zu genetischer Geschlechtsbestimmung gegenüber dem umgekehrten Fall voraus. Schließlich zeigt die Theorie, dass die Entwicklung sexueller Dimorphie bei komplexen Merkmalen langfristig die Stabilität der Geschlechtschromosomen fördern kann.