Besser überleben ohne Männchen

28. Februar 2012, 18:56
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Der Felsenspringer pflanzt sich offenbar ausschließlich ungeschlechtlich fort - Innsbrucker Forscher untersuchen die Hintergründe

Wer sie finden will, muss schon genau hinschauen. Und wissen, wo er zu suchen hat. "Die Tiere sind sehr gut getarnt", betont der Biologe Wolfgang Arthofer im Gespräch mit dem Standard. Die Rede ist von Felsenspringern, zoologisch Archaeognatha genannt. Es sind primitive Insekten ohne Flügel. Fachleute betrachten sie als direkte, wenig veränderte Nachkommen der Urahnen von Käfern, Schmetterlingen und praktisch allen anderen modernen Sechsbeinern. Ein Restposten der Evolution, sozusagen. Die ersten Archaeognathen krabbelten vermutlich schon vor mehr als 420 Millionen Jahren herum. Landpflanzen gab es damals erst wenige, Wald fehlte noch komplett.

Auch heute bevorzugen viele Felsenspringer karge Lebensräume. Die Art Machilis pallida kommt zum Beispiel im Hochgebirge oberhalb von 2000 Metern vor und bewohnt dort vegetationsarme Schutthalden und zerklüftete Felsen. Meistens verstecken sich hochalpine Arten unter Steinen, erzählt Arthofer. Sie ernähren sich von Algen und Flechten auf dem Gestein. Die meisten Felsenspringer werden ungefähr zwei Zentimeter lang.

Arthofer ist Forscher am Institut für Ökologie der Universität Innsbruck und befasst sich seit Herbst 2009 intensiv mit den Archaeognathen. Der Hintergrund: Die archaischen Insekten wurden bisher weitgehend von der Wissenschaft ignoriert, ihre Lebensweise wirft noch viele Fragen auf. Das gilt vor allem für die Hochgebirgsarten. Was Experten besonders rätseln lässt, ist deren Fortpflanzung. Bei zehn von insgesamt 16 in Österreich vorkommenden Felsenspringerspezies gibt es offenbar keine geschlechtliche Vermehrung. Es wurden noch nie Männchen dieser Arten gefunden, immer nur weibliche Exemplare. Und die pflanzen sich anscheinend nur mittels Parthenogenese, Jungfernzeugung, fort.

Wolfgang Arthofer vermutet dahinter eine spezielle Überlebensstrategie. " Sex ist im Grunde für jede Tierart kostspielig", erklärt der Biologe. " Männchen hervorzubringen bedeutet einen gewissen Aufwand." Die männlichen Tiere dienen grundsätzlich nur als Träger und Überträger von Erbgut. Sie produzieren selbst keinen Nachwuchs - einer der Nachteile von sexueller Vermehrung ist, so Arthofer. "Und man muss einen Partner suchen." In lebensfeindlichen Habitaten wie den Hochgebirgsregionen kann das schwer sein. Unter solchen Bedingungen muss mit Energie hausgehaltet werden. Womöglich verbraucht Sex für alpine Felsenspringer einfach zu viele Ressourcen. Da wäre Jungfernzeugung effizienter.

Sex unter Extrembedingungen

"Auch die Kopulation ist gewissermaßen gefährlich", erläutert Wolfgang Arthofer. Während des Aktes fällt man leichter Räubern zum Opfer. Ob dieses Risiko für die Hochgebirgs-Archaeognathen von Bedeutung ist, scheint allerdings eher fragwürdig. Die Tiere haben in ihren unwirtlichen Lebensräumen kaum Feinde.

Was ebenfalls merkwürdig erscheint: Mancherorts kommen Felsenspringer, die sich sexuell vermehren, gemeinsam mit ihren parthenogenetischen Verwandten vor. Männchen und Weibchen mit geschlechtlicher Fortpflanzung können sich offensichtlich auch unter Extrembedingungen vermehren. Evolutionär gesehen kommen für die Entstehung der parthenogenetischen Archaeognathen-Arten in den Alpen mehrere Möglichkeiten in Betracht. Sie können aus der Hybridisierung von zwei nahverwandten sexuellen Spezies hervorgegangen sein, erklärt Arthofer.

Bei genetischen Untersuchungen von jungfräulich zeugenden Tieren stießen er und seine Kollegen auf zahlreiche Genduplikationen. "Solche finden sich oft nach Hybridisierungsereignissen." Denkbar sei aber auch, dass am Anfang der Entwicklung Spezies standen, die beide Methoden beherrschten. Diese Strategie des Entweder-Oder praktizieren etwa die meisten Blattläuse. Wenn es die Lebensbedingungen erfordern, setzen sie per Jungfernzeugung schnell große Mengen Nachkommen in die Welt und bringen unter anderen Umständen zwecks Gen-Austauschs Männchen hervor. Eine optimale Anpassung.

Bei alpinen Archaeognathen mag es zu Urzeiten ähnlich gewesen sein. Bis die Eiszeiten einsetzten. Diese haben die Felsenspringer vermutlich auf Nunataks, eisfreien Kuppen zwischen Gletschern, überstanden, meint Wolfgang Arthofer. In sehr harschen Lebensräumen also. Das führte möglicherweise zu einer Selektion von stärker zu asexueller Fortpflanzung neigenden Weibchen, und irgendwann starben die Männchen schlichtweg aus.

Infektionen als Ursache

Auch Infektionen mit bestimmten Bakterien wie den Wolbachia-Arten kommen als Ursache für die fehlende Sexualität infrage. Sie leben als Untermieter in den Zellen von Insekten und können bei diesen Unfruchtbarkeit und das Verweiblichen von männlichen Tieren auslösen. Tatsächlich konnten die Innsbrucker Forscher bereits bei einigen Felsenspringern Wolbachia-Befall nachweisen. Es ist allerdings noch unklar, ob dies mit der Entstehung der Parthenogenese zusammenhängt.

Um die offenen Fragen zu beantworten, wollen Wolfgang Arthofer und seine Kollegen zunächst wissen, ob die parthenogenetischen Archaeognathen die Fähigkeit zur geschlechtlichen Fortpflanzung endgültig verloren haben und somit kein Weg mehr zurück in die sexuelle Fortpflanzung führt.

Für die betroffenen Arten könnte sich die Jungfernzeugung bald als evolutionäre Sackgasse erweisen. Sex führt schließlich zu genetischer Rekombination und ist somit der wichtigste Motor der Evolution. Ohne Durchmischung des Erbguts fällt es Tier- und Pflanzenarten sehr schwer, sich an veränderte Lebensbedingungen anzupassen. In Zeiten des Klimawandels droht den asexuellen Felsenspringern deshalb ernsthafte Gefahr. (DER STANDARD, Printausgabe, 29.02.2012)

  • Felsenspringer sind so etwas wie Restposten der Evolution. Sie leben in karger 
Umgebung und verstecken sich unter Steinen. Viele Arten kommen ganz gut ohne 
Männchen aus. Welche Vorteile die Jungfernzeugung für die lange Zeit ignorierten 
Tiere hat, wird nun von Biologen erforscht.
    foto: barbara thaler-knoflach

    Felsenspringer sind so etwas wie Restposten der Evolution. Sie leben in karger Umgebung und verstecken sich unter Steinen. Viele Arten kommen ganz gut ohne Männchen aus. Welche Vorteile die Jungfernzeugung für die lange Zeit ignorierten Tiere hat, wird nun von Biologen erforscht.

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