Fortpflanzung Forscher suchen den Sinn des Sex

Viele Tier- und Pflanzenarten erzeugen Nachkommen ganz ohne Sex. Wozu also der ganze Aufwand? Bei der Untersuchung von Hefekulturen sind Biologen jetzt auf eine Antwort gestoßen.


Eigentlich hat Sex nur Nachteile - zumindest aus biologischer Sicht: Balz und Paarung sind zeitaufwendig, kosten Energie und führen im Tierreich immer wieder zu schweren Verletzungen. Im Gegensatz zur asexuellen Fortpflanzung haben die Nachkommen in 50 Prozent der Fälle nicht das gewünschte Geschlecht. Und die Bildung von Eizellen sowie Spermien ist deutlich langwieriger als die reine Zellteilung.

Sexuelle Fortpflanzung: Doppelte Chromosomen, mehr Mutationen?
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Sexuelle Fortpflanzung: Doppelte Chromosomen, mehr Mutationen?

Wenig verwunderlich, dass sich viele Pflanzen und Tiere ganz ohne Sex fortpflanzen - durch Knospung, durch Sporen oder einfach durch den Zerfall in mehrere Individuen. Auf diese Weise können viele Nachkommen in kurzer Zeit produziert werden. Gleichzeitig sind die Zellen einfacher aufgebaut: Das Erbgut kommt, da es nach dem Sex nicht mit einer anderen Zelle verschmelzen muss, mit nur einem Chromosomensatz aus; Biologen sprechen von haploiden Zellen.

Bei der sexuellen Fortpflanzung dagegen vereinigen sich zwei Keimzellen nach der Befruchtung zu einer normalen, diploiden Körperzelle. In deren doppeltem Chromosomensatz sehen Wissenschaftler auch den großen Vorteil der Fortpflanzung: Der Austausch und das Zusammenwirken des genetischen Materials von Vater und Mutter führt, so die gängige Theorie, einerseits zu einer größeren Zahl von Mutationen, hält gleichzeitig aber die Zahl schädlicher Veränderungen niedrig, weil diese in der Regel von beiden Elternteilen auf ihren Nachwuchs übertragen werden müssen. Die Überlebenschancen steigen, die Anpassungsfähigkeit sinkt.

Doch die korrigierende Wirkung der sexuellen Fortpflanzung gilt anscheinend nur bedingt. Zu diesem Schluss kommt ein Forscherteam um Clifford Zeyl von der Wake Forest University im US-Bundesstaat North Carolina. Die Evolutionsbiologen haben die Vermehrung von Hefezellen statistisch untersucht und ihre Forschungsergebnisse jetzt im Wissenschaftsmagazin "Science" veröffentlicht.

Auf der Suche nach dem Sinn des Sex verglichen die Forscher die Entwicklung haploider Hefezellen, die lediglich über einen Chromosomensatz verfügen, mit der Entwicklung diploider Hefekulturen. Letztere vermehren sich normalerweise sexuell, auch wenn ihnen das im Rahmen des Experiments nicht erlaubt war.

Über mehrere Zellgenerationen hinweg beobachteten die Wissenschaftler, wie sich die unterschiedlichen Hefekulturen durch Mutationen an ihre Umwelt anpassten. Dabei stellte sich heraus, dass der für die asexuelle Vermehrung typische einfache Chromosomensatz besonders in größeren Populationen Vorteile mit sich brachte: Die Zahl der nützlichen Mutationen war relativ hoch, die Kulturen passten sich schnell an.

Die Nachteile des doppelten Chromosomensatzes verschwanden dagegen bei kleinen Populationen. Zwar dauert es bei diploiden Zellen durch die korrigierende Wirkung der Chromosomenpaare lange, bis sich eine nützliche Mutation durchsetzen kann. Gerade bei einer geringen Zahl von Individuen dürfte sich aber, so vermuten die Forscher, die größere Mutationswahrscheinlichkeit bemerkbar machen - in diesem Fall wäre die sexuelle Fortpflanzung der asexuellen Reproduktion ebenbürtig.

Alexander Stirn



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