Generationen ohne Sex

27. Oktober 2009, 21:05
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Welche Vor- und Nachteile die geschlechtliche gegenüber der ungeschlechtlichen Fortpflanzung hat, wollen Wiener Biologen untersuchen - Und zwar anhand von Rädertieren, die beides können

"Sex sells" ist nicht umsonst Leitspruch ungezählter Werbeagenturen und Zeitungsmacher auf der ganzen Welt. Kaum ein anderes Thema ist so rasch imstande, unsere Aufmerksamkeit zu erregen, wie der Auftakt zur Fortpflanzung. Nichtsdestoweniger beschäftigen sich Biologen mit dem sogenannten Paradox der sexuellen Fortpflanzung. Denn theoretisch könnte sich die Menschheit genauso gut ohne Sex vermehren - wenn nicht sogar besser.

Rasche Vermehrung

Tatsächlich kommen viele Tierarten über weite Strecken ohne Koitus aus, ohne dabei auf Nachkommen zu verzichten. Die ungeliebten Blattläuse sind ein bekanntes Beispiel dafür: Ihre rasche Vermehrung erfolgt gewöhnlich durch sogenannte Jungfernzeugung (Parthenogenese), also ohne Befruchtung der Eier. Nur bei ungünstigen Bedingungen erzeugen sie beide Geschlechter. Diese sind leicht an den Flügeln zu erkennen, mit denen sie ihr Glück in der Blattlaus-Ferne suchen können.

Ein solcher wiederkehrender Wechsel von geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Fortpflanzung ist bei Insekten häufig zu finden, aber beispielsweise auch bei Kleinkrebsen, Quallen und Schnecken. Doch nicht nur kleinformatige Wirbellose können sich klonen: Die Blumentopfschlange (Ramphotyphlops braminus) kommt völlig ohne Männchen aus, ebenso wie die Weißbauch-Felseneidechse (Darevskia unisexualis) oder der einschlägig benannte Jungfern-Gecko (Lepidodactylus lugubris). Auch von manchen Haien weiß man, dass sie sich parthenogenetisch fortpflanzen können, und 2006 lieferte ein männerlos gehaltenes Komodowaran-Weibchen in einem englischen Zoo den Beweis dafür, dass Jungfernzeugung selbst bei solch riesigen Reptilien vorkommen kann. Lediglich bei Vögeln und Säugern gibt es keinerlei Hinweise auf Parthenogenese.

Quantitativ betrachtet spricht alles für ungeschlechtliche Fortpflanzung: nicht nur, dass die Ressourcen für die Erzeugung von Männchen eingespart werden, es fällt auch der gesamte Aufwand für Partnersuche und Kopulation weg. Jede Generation kann, sobald sie geschlechtsreif ist, sofort darangehen, Nachkommen zu erzeugen. Nichtsdestoweniger ist in den meisten Fällen sexuelle Fortpflanzung die Methode der Wahl.

Besser sexuell ...

Warum dem so ist, untersucht Claus-Peter Stelzer vom Institut für Limnologie der ÖAW derzeit im Rahmen eines FWF-Projektes anhand von Rädertieren. Rädertiere oder Rotatoria sind mikroskopisch kleine, wasserlebende Tiere, die sich von Algen ernähren und zu den Würmern gerechnet werden.

Sie sind die perfekten Untersuchungsobjekte für Stelzers Arbeiten: Sie werden innerhalb weniger Tage fortpflanzungsfähig, vermehren sich rasant und lassen sich leicht zu Tausenden im Labor halten. Und sie können sich sowohl sexuell als auch asexuell vermehren. Im Speziellen arbeitet Stelzer mit dem Rädertier Brachionus calyciflorus, einer Art, die unter normalen Umständen Zyklen von geschlechtlicher und ungeschlechtlicher Fortpflanzung durchläuft.

Bei hoher Bevölkerungsdichte geben die Rädertiere einen Botenstoff ins Wasser ab, der die Erzeugung von "richtigen" Weibchen auslöst, die in der Folge Männchen oder Dauereier produzieren. Im Labor gewinnt Stelzer aus denselben Muttertieren nicht nur die gewöhnlichen Nachkommen, sondern auch Linien, die die Reaktionsfähigkeit auf den Botenstoff verloren haben und sich daher auch ausschließlich ungeschlechtlich vermehren.

Beim Vergleich der beiden Varianten stellte sich Erstaunliches heraus: Die obligat asexuellen Rädertiere sind zwar genauso fit wie ihre Schwestern, das heißt, sie werden genauso schnell erwachsen, haben die gleiche Überlebenswahrscheinlichkeit und sind genauso gut imstande, Nachkommen zu erzeugen, sie werden aber durchschnittlich nur halb so groß wie diese. Und das, obwohl sie Klone derselben Mutter sind. Warum das so ist, wird die Wissenschafter wohl noch eine Weile beschäftigen.

So praktisch Rädertiere für die Forschung sind, so zeitaufwändig gestaltet sich das Zählen der anfallenden Individuenmassen. Stelzer hat für seine Arbeiten eine neue Methode verwendet, die auf digitaler Bildauswertung beruht und so eine massive Zeitersparnis ermöglicht. Dabei erfasst ein vollautomatisches System die Populationsdichte und Körpergröße der Weibchen sowie eventuell vorhandener Männchen. Für das laufende Projekt gewann er Daten aus insgesamt 1440 Proben - allein das Zählen hätte auf herkömmlichem Weg knapp 1000 Forscherstunden verschlungen, die so besser genutzt werden können.

Konkurrenzversuche Stelzers zwischen obligat asexuellen und zyklisch sexuell/asexuellen Rädertier-Populationen haben ergeben, dass die parthenogenetische Variante durch ihre raschere Vermehrung im Vorteil und daher prinzipiell imstande ist, "normale" Populationen zu verdrängen, speziell wenn diese einen hohen Anteil an Geschlechtstieren hervorbringen.

Und das tun Rotatoria offenbar öfter, denn wie Freilandstudien in den letzten Jahren gezeigt haben, verschreiben sie sich - im Unterschied etwa zu Wasserflöhen - dem Sex nicht nur unter schlechten Umweltbedingungen, sondern das ganze Jahr über immer wieder.

... oder asexuell vermehren?

Ein wesentlicher Vorteil der sexuellen Reproduktion liegt darin, dass nur auf diesem Wege Dauereier erzeugt werden können. Aus diesen schlüpfen nach monatelanger Austrocknung bei günstigeren Bedingungen innerhalb weniger Stunden neue Rädertiere.

Allerdings vermehrt sich eine andere Gruppe von Rädertieren, die Bdelloidea, die immerhin 350 Arten umfasst, seit Millionen Jahren rein parthenogenetisch. - Es bleibt (vorläufig) dabei: Sex ist ein rätselhaftes Phänomen. (Susanne Strnadl/DER STANDARD, Printausgabe, 28.10.2009)

  • Rädertier-Weibchen (Brachionus calyciflorus) mit einem parthenogenetischen unbefruchteten Ei.
    foto: claus-peter stelzer

    Rädertier-Weibchen (Brachionus calyciflorus) mit einem parthenogenetischen unbefruchteten Ei.

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