Körpergröße ist entscheidend für evolutionäre Strategie der Spermienproduktion Warum Mäuse längere Spermien haben als Elefanten - scinexx | Das Wissensmagazin
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Körpergröße ist entscheidend für evolutionäre Strategie der Spermienproduktion

Warum Mäuse längere Spermien haben als Elefanten

Große und schnelle Spermien, oder eine hohe Anzahl - beides ist nicht möglich. © Thorsten Schmitt / thinkstock

Länge oder Menge? Ausgerechnet kleine Tierarten produzieren die größten Spermien – der Grund war bislang rätselhaft. Einer neuen Studie zufolge entscheidet die Körpergröße, auf welche Strategie eine Tierart setzt: Große Spermien sind zwar erfolgreicher, aber im Geschlechtstrakt großer Tiere gehen einzelne Spermien auch leichter verloren. Bei großen Tieren ist daher die Spermienanzahl wichtig, und nicht die Länge, berichten die Forscher.

Spermien sind in der Tierwelt eine faszinierende Art von Zellen: Sie erinnern in vieler Hinsicht an einzellige Lebewesen, wenn sie sich im Rennen um eine Eizelle befinden. Außerdem unterscheiden sie sich dramatisch von einer Tierart zur nächsten, mit teilweise überraschenden Erscheinungsbildern. So sind zum Beispiel die Spermien von Mäusen und Ratten etwa doppelt so lang wie die von größeren Raubtieren, Huftieren, Primaten oder gar Walen.

Lange Spermien schwimmen schneller

Längere Spermien haben im Wettrennen zur Befruchtung im Schnitt die besseren Chancen. Das ist besonders wichtig, wenn sich ein Weibchen mit mehreren Männchen paart und sich die Spermien gegen fremde Konkurrenten durchsetzen müssen. Warum aber ausgerechnet kleine Nagetiere besonders große Spermien besitzen, lässt sich damit allein nicht erklären.

Eine neue Studie von Stefan Lüpold von der Universität Zürich und John Fitzpatrick von Universität Stockholm könnte dieses Rätsel nun lösen. Die Forscher haben an 100 Säugetierarten verglichen, wie sich die Konkurrenz der Spermien untereinander auf deren Evolution auswirkt. Sie schlussfolgern darauso wie und warum sich die Samenzellen zu ihrer jeweiligen Form und Größe entwickelt haben.

Viele Spermien erhöhen Erfolgschancen

Im Gegensatz zu früheren Studien haben Lüpold und Fitzpatrick nicht nur die Spermienlänge berücksichtigt, sondern auch die Anzahl Spermien pro Ejakulat. Dass diese ebenfalls die Erfolgschancen bei der Paarung erhöht, klingt naheliegend: Je mehr Spermien ein Männchen gegen seine Kontrahenten ins Rennen schickt, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass eines davon gewinnt.

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Anhand von Spermiengröße und –anzahl und mit Hilfe neuer metaanalytischer Methoden bestätigten die Forscher zunächst, dass eher monogam lebende Arten in der Tat weniger in ihre Ejakulate investieren, als solche mit hoher Spermienkonkurrenz. Paart sich das Weibchen nur mit einem Partner, so ist der Konkurrenzdruck auf die Spermien niedrig, und ein hoher Energieaufwand zu deren Produktion wäre verschwendet.

Spermien großer Tiere gehen leichter verloren

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass es von der Körpergröße der Tiere abhängt, ob sie mehr Erfolg mit großen oder eher mit vielen Samenzellen haben. Der Grund dafür liegt bei den Weibchen: Je größer und damit voluminöser der weibliche Geschlechtstrakt ist, desto mehr werden die Spermien darin „verdünnt“ und desto eher können sie darin verloren gehen. Bei kleineren Arten haben die Spermien einen viel kürzeren Weg, und das Verlustrisiko ist kleiner.

Daher wird mit steigender Körpergröße die Anzahl der Spermien immer wichtiger als deren Länge. Für die kurzen Strecken bei kleineren Arten wie Mäusen sind große und schnelle Spermien von Vorteil. Bei den großen Arten wie Elefanten müssen überhaupt erst genügen Spermien in die Nähe der Eizelle gelangen, so dass eine große Anzahl wichtiger ist. Rekordhalter bei der Spermienlänge sind übrigens die winzigen Fruchtfliegen, deren Spermien fast zwei Millimeter lang werden können. Bei den riesigen Walen werden Spermien dagegen kaum einen Zehntelmillimeter lang. (Proceedings of the Royal Society B, 2015; doi: 10.1098/rspb.2015.2122)

(Universität Zürich, 18.11.2015 – AKR)

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