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Mechanismen der Reproduktion Sex oder Jungfernzeugung, was ist erfolgreicher?

Quelle: Pressemitteilung

Nicht alle Lebewesen sind auf Sexualpartner angewiesen, wenn es um das Zeugen von Nachkommen geht. Doch eine erstaunlich große Artenvielfalt verlässt sich auf Sex und die damit einhergehenden Hürden wie Partnersuche und sexuell übertragbare Krankheiten. Warum das aus evolutionsbiologischer Sicht trotzdem sinnvoll ist, hat ein internationales Forscherteam anhand von Stabheuschrecken belegt.

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Timema cristinae gehören zu den in der Studie untersuchten Stabheuschreckenarten, die sich sexuell fortpflanzen.
Timema cristinae gehören zu den in der Studie untersuchten Stabheuschreckenarten, die sich sexuell fortpflanzen.
(Bild: Bart Zijlstra)

Köln – Sex dient besonders im Tierreich vor allem der Fortpflanzung. Doch ist das tatsächlich die beste Art der Reproduktion? Schließlich braucht es zunächst zwei Individuen, die sich erst einmal finden müssen, um den Akt zu vollziehen. Leichter ist da die asexuelle Reproduktion, die nicht auf Partnersuche und ggf. komplexe Balzrituale angewiesen ist.

Ein internationales Team von Wissenschaftler hat nun aber gezeigt, dass sich zumindest die asexuelle Fortpflanzungsform „Parthenogenese“ negativ auf die Evolution der Genome der Tiere auswirkt, die sie praktizieren. Bei dieser Art der partnerlosen Fortpflanzung geben die Weibchen ihre Gene weiter, ohne dass ein Männchen beteiligt ist – die Nachkommen entstehen aus einer einzelnen unbefruchteten Eizelle.

Asexuelle Stabheuschrecken untersucht

Als Studienobjekt wählten die Biologen eine im Westen Nordamerikas beheimatete Gattung von Stabinsekten, die Timema. Sie umfassen sowohl sexuell als auch asexuell reproduzierende Arten. Die Forscher fanden heraus, dass bei asexuell reproduzierenden Timema langfristig vorteilhafte Mutationen nicht so effizient weitergegeben werden können.

Die Stabinsekten haben wie Menschen einen zweifachen Chromosomensatz, wobei sich die beiden Genomkopien voneinander unterscheiden, weil Vater und Mutter jeweils ihre eigenen Merkmale einbringen. Bei der asexuellen Parthenogenese geht diese Unterschiedlichkeit verloren: die beiden Genomkopien ähneln sich stark. Dadurch sinkt auch die Variabilität, die für die Anpassung an die Umwelt wichtig sein kann.

Forschung im „Sex Lab“ an der Uni Köln

Das Forschungsteam mit Beteiligung von Dr. Jens Bast von der Universität zu Köln analysierte die Genome von fünf asexuellen Timema-Arten und eng mit ihnen verwandten sexuell reproduzierenden Arten. „Die Ergebnisse zeigen, dass der genetische Austausch bei sexueller Fortpflanzung die Anpassungsgeschwindigkeit und die genetische Vielfalt in den natürlichen Populationen der Insekten fördert“, sagt Bast. Er erforscht im „Sex Lab“ an der Uni Köln die Vorteile der sexuellen Reproduktion sowie die Mechanismen von Asexualität.

Originalpublikation: Kamil S. Jaron, Darren J. Parker, Yoann Anselmetti, Patrick Tran Van, Jens Bast, Zoé Dumas, Emeric Figuet, Clémentine M. François, Keith Hayward, Victor Rossier, Paul Simion, Marc Robinson-Rechavi, Nicolas Galtier and Tanja Schwander,: Convergent consequences of parthenogenesis on stick insect genomes Science Advances, 23 Feb 2022, Vol 8, Issue 8; DOI: 10.1126/sciadv.abg3842

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