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Die Erfindung des Sex

Der Siegeszug der geschlechtlichen Vermehrung

Am Anfang gab es noch keinen Sex: Die allerersten Zellen vermehrten sich durch einfache Zellteilung. Aus einer Ausgangszelle entstehen dabei zwei genetisch weitgehend identische Tochterzellen – Klone ihrer Mutterzelle. Den Erfolg dieser asexuellen Fortpflanzung beweisen nicht zuletzt die Bakterien – der mit Abstand artenreichste Ast im Stammbaum des Lebens.

Amazonenkärpfling
Vom Amazonenkärpfling (Poecilia formosa) sind bisher keine Männchen bekannt. © Robbie N. Cada/ gemeinfrei

Sexuelle Fortpflanzung ist dominant

Trotzdem scheint die Natur diese so erfolgreiche Strategie der Fortpflanzung nach der Erfindung der zellkerntragenden Organismen fast völlig aufgegeben zu haben. Denn bei fast allen eukaryotischen Lebewesen ist inzwischen sexuelle Fortpflanzung die Norm. Im Pflanzenreich gilt dies für 99,9 Prozent aller Spezies, bei den Tieren liegt der Anteil sogar noch höher: Nicht einmal ein Promille aller Tierarten verzichtet auf Sex und pflanzt sich ausschließlich asexuell fort.

Zu diesen Exoten gehört unter anderem der Amazonenkärpfling (Poecilia formosa). Von diesem Süßwasserfisch aus dem Grenzgebiet zwischen Texas und Mexiko sind ausschließlich Weibchen bekannt. Sie pflanzen sich fort, indem sie genetische Klone ihrer selbst produzieren und diese lebendgebären. Allerdings hat dieser Fisch seine asexuelle Reproduktion erst vor verhältnismäßig kurzer Zeit eingeführt: Erst vor rund 100.000 bis 200.00 Jahren entstand die Spezies durch Kreuzung zweier eng verwandter Arten.

Asexuell nur auf Zeit

Auch andere asexuelle Spezies sind evolutionsbiologisch gesehen sehr jung – oder sie „schummeln“, indem sie in großen Abständen doch immer mal wieder eine sexuelle Fortpflanzung einschieben. Dies gilt unter anderem für einige Schimmelpilzarten, aber auch für die in Süd- und Mittelamerika vorkommende Ameisenart Mycocepurus smithii. Diese pilzzüchtende Spezies galt lange als komplett asexuell, weil im Freiland nie Männchen gefunden wurden. Auch bei der Zucht im Labor gelang es nicht, die Königinnen dieser Spezies zur Produktion von Männchen zu bewegen.

Erst vor einigen Jahren haben Biologen Indizien dafür entdeckt, dass sich diese Ameisenart doch ab und an sexuell fortpflanzt – sie hat demnach keineswegs dauerhaft alle Männchen abgeschafft, wie lange vermutet wurde. Eine ähnliche Strategie der „kryptischen“, nur selten und unter speziellen Umständen stattfindenden Paarungen, nutzen auch mehrere Schimmelpilzarten, darunter der Penicillin-Produzent Penicillium chrysogenum. Erst 2013 wiesen Forscher nach, dass dieser Pilz nicht rein asexuell ist, sondern sich auch geschlechtlich vermehren kann.

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Sex mit Risiken, Nebenwirkungen…

Damit scheint klar: Die sexuelle Vermehrung durch Kombination elterlichen Erbguts ist in der Natur heute die Regel, vielleicht sogar unverzichtbar. Aber warum? Über diese Frage grübeln und debattieren Biologen schon seit der Zeit Darwins. Denn evolutionsbiologisch betrachtet scheint die geschlechtliche Fortpflanzung – abgesehen vom kurzfristigen Spaß am Akt selbst – wenig Vorteile zu haben.

Auerhahn
Der Auerhahn versucht seine potenziellen Partnerinnen durch einen aufwendigen Balztanz zu beeindrucken. © Karl Ander Adami/ Getty images

Die Schwierigkeiten beginnen schon bei der Suche nach einem Paarungspartner. Tiere vollführen teils aufwändige Balz- und Paarungsrituale, um zum Zuge zu kommen. Dies kostet Energie und bringt die Partner nicht selten in Gefahr, bei der Liebeswerbung oder der Paarung von Fressfeinden überrascht und verspeist zu werden. Auch der sexuelle Akt ist nicht ungefährlich: Es droht die Übertragung von Krankheiten und Parasiten.

…und weiteren Nachteilen

In Bezug auf den Reproduktionserfolg und die Weitergabe der Gene an die nächste Generation haben sexuelle Arten ebenfalls erhebliche Nachteile: Bei ihnen kann nur die weibliche Hälfte der Population Nachkommen produzieren – Männchen liefern zwar die Spermien, bekommen aber selbst keine Kinder. Jedes Individuum gibt zudem nur die Hälfte seiner Gene an die nächste Generation weiter.

Bei der asexuellen Reproduktion produzieren dagegen alle Angehörigen der Population Nachkommen und geben dabei jeweils ihr komplettes Genom an die nächste Generation weiter. Populationen asexueller Lebensformen wachsen daher viel schneller als solche mit sexueller Fortpflanzung. „Die große Frage ist daher, warum sich die zweigeschlechtliche Fortpflanzung entwickelt hat – und warum es Männchen gibt“, sagt der Genetiker und Ökologie David Berger von der Universität Uppsala.

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Warum gibt es Sex?
Einem biologischen Rätsel auf der Spur

Die Erfindung des Sex
Der Siegeszug der geschlechtlichen Vermehrung

Rekombination ist Trumpf
…oder doch nicht?

Die Rote Königin
Sex als Hilfe gegen Parasiten und Erreger

Mullers Ratsche
Sex zur Elimination von Mutationen?

Die Sex-Verweigerer
Das Rätsel der asexuellen Bdelloid-Rädertierchen

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