Warum Fliegen die längsten Spermien haben

18. November 2015, 01:01
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Lange rätselte man, warum Spermien im Tierreich so variantenreich sind. Eine Studie macht Promiskuität und Größe der jeweiligen Art dafür verantwortlich

Zürich/Wien – Im Juli dieses Jahres stellten Paläontologen vom Naturhistorischen Museum in Stockholm die frühesten bekannten Spermien vor. Mehr als 50 Millionen Jahre sind diese alt, entdeckt wurden sie im versteinerten Kokon eines Gürtelwurms in der heutigen Antarktis. Seit damals hat sich viel getan: Heute zählen Spermien zu den vielfältigsten Zellen überhaupt – und diese Tatsache stellte Biologen vor ein Rätsel: Warum sind Spermien verschiedener Arten jeweils so unterschiedlich, wo doch ihre Aufgabe, nämlich die weiblichen Eier zu befruchten, dieselbe ist?

Eine entscheidende Triebfeder dieser Entwicklung bildet die innerartliche Konkurrenz: Wenn sich Weibchen mit mehr als einem Männchen paaren, müssen deren Spermien um die Befruchtung der wenigen Eizellen wetteifern. Frühere Studien haben gezeigt, dass längere Spermien in solchen Fällen meist erfolgreicher sind – zumindest gilt diese Regel bei kleinen Säugern wie Mäusen und Ratten. Größere Raubtiere, Huftiere oder gar Wale scheinen dagegen kleinere Spermatozoen zu bevorzugen. Warum das so ist, war bisher unklar.

Ein Wissenschafterteam um Stefan Lüpold von der Universität Zürich und John Fitzpatrick von der Universität Stockholm hat nun möglicherweise Licht in die Angelegenheit gebracht: Die Forscher verglichen den Einfluss der Konkurrenz auf die Evolution der Spermien bei rund 100 Säugerarten und haben dabei nicht nur die Spermienlänge analysiert, sondern auch die Anzahl der Spermien pro Ejakulat. Frühere Studien wiesen darauf hin, dass die Spermienzahl mindestens ebenso wichtig ist wie die Spermienlänge. Immerhin zeigte sich: Je mehr Spermien gegen die Konkurrenz ins Rennen geschickt werden, desto größer ist die Chance, dass eines der eigenen gewinnt.

Je größer, desto mehr

Die nun in den "Proceedings B" der britischen Royal Society vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass Arten mit starker Spermienkonkurrenz im Schnitt mehr in ihre Ejakulate investieren als solche, die eher monogam leben. Darüber hinaus allerdings dürfte der Körperumfang eine entscheidende Rolle spielen: Je größer eine Art ist, desto mehr wirkt sich der Selektionsdruck auf die gesamten Investitionen in die Ejakulate aus. Mit anderen Worten: Die Spermienzahl spielt eine größere Rolle als die Spermienlänge. Die Ursache für diese Wechselwirkung dürfte mit der Größe des jeweiligen weiblichen Geschlechtsapparates zusammenhängen.

Bei kleinen Spezies ist die Strecke, die Spermien bewältigen müssen, kürzer und das Verlustrisiko bedeutend kleiner. Damit haben große Spermien eher einen Vorteil. Aus diesem Grund verfügen kleinere Arten vermutlich auch über die komplexeren Spermienformen, schließen die Wissenschafter. Ein gutes Beispiel dafür ist der Rekordhalter, die Fruchtfliege. Ihre bis zu sechs Zentimeter langen zu einem Knäuel aufgerollten Riesen-Spermien lassen die weniger als ein Zehntel Millimeter langen Walspermien weit hinter sich. (Thomas Bergmayr, 18.11.2015)


Abstract
Proceedings of the Royal Society of London B: "Sperm number trumps sperm size in mammalian ejaculate evolution."

  • Spermatozoen kämpfen sich durch den Uterus voran. Je weiter der Weg ist, desto wichtiger dürfte die Menge der freigesetzten Spermien sein.
    foto: science photo library / picturedesk.com

    Spermatozoen kämpfen sich durch den Uterus voran. Je weiter der Weg ist, desto wichtiger dürfte die Menge der freigesetzten Spermien sein.

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