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Alt 16.07.2009, 17:21   #1
Zeitungsjunge
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RSS-Feed Sex, Riesenspermien und Evolution

Verglichen mit der Eizelle sind die Samenzellen beim Menschen und anderen Säugetieren winzig. Doch das ist nicht immer so, bei einigen Gliederfüßern sind die Samenzellen gigantisch – größer als die Eizelle, manchmal sogar länger als das ausgewachsene Tier. Die längsten (mir bekannten) Spermien im Tierreich besitzt die Taufliegenart Drosophila bifurca, die bei einer Körperlänge von nur vier Millimetern sechs Zentimeter (!) lange Spermien bildet. Besonders häufig sind Riesenspermien allerdings bei Muschelkrebsen (wir erinnern uns, andere schalentragende Krebse, Seepocken, haben die längsten Penisse). Ihre fadenartigen, gewundenen Spermien werden bis zu zehn mal so lang wie die Tiere selbst.




Ostracodenspermium.
Bild: Renate Matzke-Karasz
Doch wie kommt es zu diesem seltsamen Phänomen? Viele Muschelkrebse können sich durch Parthenogenese fortpflanzen, durch Jungfernzeugung ohne Sex. Deswegen kursierte lange Zeit die Vermutung, dass es sich bei den Riesenspermien gar nicht mehr um fortpflanzungsfähige Samenzellen handelt. Allerdings konnte nachgewiesen werden, dass selbst die größten Riesenspermien tatsächlich Eizellen zu befruchten. Es handelt sich also nicht um eine evolutionäre Kuriosität.</p> Das zeigt auch der kürzlich in Science veröffentlichte Nachweis an fossilen Muschelkrebsen, dass diese Tiere mindestens seit 100 Millionen Jahren Riesenspermien bilden. Die Herstellung so großer Samenzellen kostet viel Energie und bedeutet, dass insgesamt weniger Spermien gebildet werden, deswegen muss es gute Gründe für diese Strategie geben.

Leider ist über die Anatomie und Funktion der Genitalien dieser Tiere nur relativ wenig bekannt, deswegen gibt es noch keine schlüssige Antwort auf die Frage, weshalb einige Arten Riesenspermien bilden. In diesem Artikel stellt Renate Matzke-Karasz von der LMU München fünf mögliche Erklärungen vor, von denen ich drei für erwähnenswert halte.

Vaginalpropfen?
Die erste mögliche Erklärungen ist, dass die enorm großen Spermien das Weibchen nach der Befruchtung – salopp gesagt – untenrum einfach abdichten sollen, damit kein weiteres Männchen zum Zuge kommt. Derartige Mechanismen sind im Tierreich weit verbreitet. Bei Pavianen gerinnt das Sperma nach der Kopulation zu einem Stöpsel, der den Samen nachfolgender Männchen fernhält[1], und bei einigen Fliegenarten sind vorne am Penis so kleine Hörnchen, die den Sinn haben, genau so einen Stöpsel wieder zu entfernen.


Bild: Wikipedia Bei den Ostracoden liegt diese Erklärung zuerst einmal nahe, weil die Weibchen der betreffenden Arten die aufgenommenen Spermien durch einen langen, dünnen Kanal in ein Speichergefäß geleitet werden, wo sie warten, bis ein Ei reif ist.. Dieser Kanal könnte durch ein einzelnes Megaspermium effektiv blockiert werden. Bei näherer Betrachtung haut das aber nicht hin, weil vom Sammelbehälter keine Leitung zum Eierstock führt. Das heißt, die Spermien müssen beim Muschelkrebs den gleichen Weg zurück und quasi außen herum gehen, um zur reifen Eizelle zu gelangen. Es wäre wenig tiefsinnig, wenn dabei ein Spermium alle anderen innen einmauern würde.</p> Wahrscheinlicher ist, dass die großen Spermien mit ihrer Masse zur Nährstoffversorgung des Eies beitragen. Jedenfalls werden bei Ostracoden die Spermien im Ei komplett verdaut und machen über ein Prozent der Masse der Eizelle aus. Diese Erklärung ist zwar für andere Tiergruppen mit Riesenspermien widerlegt, weil dort das Spermium entweder nicht komplett ins Ei eindringt oder wieder ausgeschieden wird, man kann aber natürlich nicht ausschließen, dass bei verschiedenen Tiergruppen unterschiedliche Mechanismen zur Entstehung dieses Merkmals beigetragen hat.

Die Dame sagt, wo's langgeht
Meine persönliche Lieblingshypothese ist allerdings eine andere, die ich vor einiger Zeit schon mal im Zusammenhang mit Entenpenissen und Immungenen bei Affen schon einmal angerissen habe. In Letzter Konsequenz entscheidet die Dame, wer die Eizelle befruchten darf, denn was nach der Paarung in ihrem Reproduktionstrakt vor sich geht, bestimmt sie allein. Bei Mausmakis funktioniert das über die Immunantigene auf den Spermien, bei Enten über die spezialisierte Form der Geschlechtsorgane selbst: In einer erstaunlichen Parallele zu Ostracodenspermien sind Entenpenisse spiralig gewunden, das Resultat von Koevolution von Penis und Vagina, ausführlich nachzulesen hier.

Die Überlegung ist nun, dass die Riesenspermien der Ostraconden auf einem ähnlichen Effekt basieren. Der Fachbegriff dafür ist "kryptische Auswahl": Die Frau macht den Zugang zur Fortpflanzung besonders kompliziert und aufwendig, so dass ein Männchen allein schon dadurch Fitness demonstriert, dass es diese Anforderungen erfüllt. Bei den Muschelkrebsen ist das eben ein Vaginaltrakt, der nur von Spermien mit der zehnfachen Körperlänge bewältigt werden kann (über die Entsprechung beim Menschen dürft ihr gerne spekulieren).

Unglücklicherweise legen viele Details der Muschelkrebs-Sexualität noch im Dunkeln, insbesondere was die Anatomie des Genitaltrakts und seine Funktion angeht. Deshalb müssen derartige Erklärungsansätze im Moment noch Spekulation bleiben, zumindest bis sich jemand findet, der den Tierchen mal ganz genau unter den Rock guckt.

(via Deep Sea News)
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[1] Angeblich ist der menschliche Penis auch optimal geformt, um eventuelles Konkurrenz-Sperma aus der Scheide zu entfernen.

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Matzke-Karasz, R. (2005). Giant spermatozoon coiled in small egg: Fertilization mechanisms and their implications for evolutionary studies on ostracoda (crustacea) Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, 304B (2), 129-149 DOI: 10.1002/jez.b.21031

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