Sex und Gene: Vom Sinn der geschlechtlichen Fortpflanzung

   

Theoretisch sind Männer überflüssig. Bei vielen Tierarten werden Weibchen ohne Paarung schwanger und bringen Kinder zur Welt, die wiederum alle weiblich sind. Warum also sich mit Sex herumschlagen?

Die Jungfernzeugung - eine Fortpflanzung nur durch Weibchen - hat offenkundige Vorteile1: Alle Individuen einer Art können Nachkommen austragen und knappe Ressourcen müssen nicht mit gefräßigen Männchen geteilt werden. Trotzdem bildet sie bei Tieren eher die Ausnahme - Sex scheint also doch Vorteile zu haben.

Wettlauf zwischen Wirt und Parasit: "Hierzulande musst du so schnell rennen, wie du kannst, wenn du am gleichen Fleck bleiben willst" (Grafik: J. Tenniel)

Fadenwürmer könnten die Antwort geben: Sex bewahrt vor der Ausrottung - zumindest im Labor2. Eine rein weibliche Population kann sich nicht effizient gegen einen Parasiten wehren und stirbt letztendlich aus. Dieses Phänomen ist im Einklang mit einer Theorie aus der Evolutionsforschung: der Red-Queen-Hypothese.

In einem Buch von Lewis Caroll erklärt die rote Königin (engl.: Red Queen) der kleinen Alice: "Hierzulande musst du so schnell rennen, wie du kannst, wenn du am gleichen Fleck bleiben willst". 1973 wählte der Biologe Leigh Van Valen dieses Bild, um seine Vorstellung der Evolution zu illustrieren3: Arten entwickeln sich ständig weiter, doch ihre Fitness verändert sich nicht. Sprich: Die Fähigkeit, in ihrer Umwelt zu überleben, bleibt unverändert. Denn ein Großteil des Aufwands wird allein dazu betrieben, sich gegenüber Konkurrenten und Fressfeinden zu behaupten.

Sex oder Jungfernzeugung

Später wurde diese Theorie auf die Fortpflanzung übertragen: Sex könnte dazu dienen, die Widerstandskraft gegen Krankheitserreger aufrecht zu erhalten. Bakterien, Viren und einzellige Parasiten vermehren und verändern sich mit einer Geschwindigkeit, bei der Pflanzen und Tiere nicht mithalten können. Werden jedoch die Gene mit jeder Generation neu zusammengewürfelt, kann dieser Geschwindigkeits-Nachteil wieder ausgeglichen werden.

Amerikanische Wissenschaftler haben die Red-Queen-Hypothese mit dem Fadenwurm C. elegans überprüft4. C. elegans kann sich sowohl geschlechtlich vermehren als auch durch Jungfernzeugung. In der Regel werde beide Wege verwendet, unter Labor-Bedingungen etwa verläuft 20-30 % der Fortpflanzung über Sex.

Die Verhältnisse ändern sich drastisch, wenn die Würmer von dem Bakterium Serratia marcescens - einem gefährlichen Parasiten - befallen werden. In kurzer Zeit schnellt der Anteil der sexuellen Fortpflanzung auf 80-90 % hoch. Wurm-Populationen, die sich nur ungeschlechtlich vermehren können, werden durch das Bakterium ausgerottet. Ein rein sexuelle Fortpflanzung hingegen erhält die Population aufrecht - Sex sichert also das Überleben.

Die Forscher haben dann den Versuch verändert: Sie gaben einen Bakterienstamm hinzu, dessen Gene stabilisiert sind und der sich deshalb nicht verändern kann. Auch hier schalteten die Würmer rasch auf eine sexuelle Fortpflanzung um, doch schon wenig später sank der Anteil wieder auf die normalen 20 %. Entscheidend ist also nicht die Gegenwart des Bakteriums allein, sondern auch dessen Fähigkeit zur Evolution. Sex ermöglicht einen stillen Wettlauf zwischen Fadenwurm und Bakterium, so dass am Ende die Verhältnisse stabil bleiben können.

Eine ständige Neuordnung der Gene sichert dem Wurm das Überleben. Sollte dies für alle Lebewesen zutreffen, hieße das: Der Sinn von Sex ist, im ewigen Kampf mit den Krankheitserregern zu bestehen. Wer Bakterien und Viren nur als lästig empfindet, sollte also noch einmal nachdenken.

1 Neaves et al., Unisexual reproduction among vertebrates, Trends in Genetics 2011, vol. 27, pp. 81-8 (link)
2 M.A. Brockhurst, Sex, Death, and the Red Queen, Science 2011, vol. 333, pp. 166-7 (link)
3 l. Van Valen, A new evolutionary law, Evolutionary Theory 1973, vol. 1, pp. 1-30
4 Morran et al., Running with the Red Queen: Host-Parasite Coevolution Selects for Biparental Sex, Science 2011, vol. 333, pp. 216-8 (link)
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Kurz und knapp

  • für die Fortpflanzung sind Männchen überflüssig
  • eine Form der Red-Queen-Hypothese sagt, dass sexuelle Fortpflanzung die Widerstandskraft gegen Krankheitserreger erhöht
  • die ständige Neuordnung von Genen durch Sex macht es Bakterien und Viren unmöglich, die Oberhand zu gewinnen
  • Versuche mit Fadenwürmer stützen die Red-Queen-Hypothese