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Zellbiologie: Früher Totalverlust im Geschlechterkampf

Ob Bettler oder gälischer Großkönig - seit Generationen brachten nie alle Spermien eines Mannes ihre Genfracht bis zur Eizelle einer Frau. Doch selbst dem einsamen Sieger eines Befruchtungswettlaufs droht Ungemach: Eine kleine genetische Splittergruppe wird seit jeher von aller Vermehrung radikal ausgeschlossen.
Spermienkopf mit rot gefärbten MitochondrienLaden...
Ist nicht der Sinn des Lebens, das etwas bleibt – auch über den Tod hinaus? Nun, vom Lebenswerk des Niall Nóigiallach, Sohn des hohen Königs Eochaid Muigh-medon, überdauerte manches die 1601 Jahre, seit der Pfeil des Feindes ihn für immer niederstreckte, angeblich am Ufer der Loire. Geblieben ist vom großen gälischen Fürsten nicht Bauwerk, Schrift oder Kenntnis der letzten Ruhestätte, dafür aber seine Saga – und etwa drei Millionen Kopien seiner Y-Chromosomen, alle in heute noch lebenden, männlichen Nachkommen.

Als Samen- und Genspender, meinen Brion McEvoy und seine Kollegen vom Dubliner Trinity-College, war ein von ihnen statistisch und genetisch eingekreister, und als mythischer Niall identifizierter Altvorderer jedenfalls durchschlagend erfolgreich: Jeder zwölfte männliche Ire und immerhin zwei Prozent aller New Yorker tragen die genetischen Reste einer einzigen männlichen Person des fünften Jahrhunderts, dem Stammvater aller O'Neills, Donnellys und mannigfaltig umbenannten Clanmitglieder [1]. Männliche Abstammungslinien zu enträtseln, ist Lieblingszeitvertreib der Genealogen – und geht heutzutage durch Sequenzvergleiche des von Vater zu Sohn weiter gegebenen Y-Chromosoms herrlich einfach. Nur für die Mütter, Töchter und Schwestern, typisch, interessiert sich wieder einmal niemand.

Also machen wir das, und fragen nach der eigentlich ebenso spannenden maternalen Linie von Niall – pardon, seiner Mutter Carthann, Tochter eines Bretonen aus dem zu ihren Lebzeiten noch römisch kontrollierten späteren England. Das wäre sogar einfacher: Auch exklusiv von der Mutter auf den Nachwuchs wird ja genetisches Material weitergegeben, die ringförmige, leicht sequenzierbare DNA der Mitochondrien. Es finden sich im wachsenden Embryo – und später in jeder Zelle jedes Menschen – ausschließlich Mitochondrien, die aus der befruchteten weiblichen Eizelle stammen, während von den Mitochondrien des befruchtenden Spermium nichts übrig bleibt.

Spermien: Fast nur Geißelmotor und ErbgutkapselLaden...
Spermien: Fast nur Geißelmotor und Erbgutkapsel | Spermien bestehen fast nur aus dem zum Antrieb peitschenden Schwanz – die Schlagenergie wird duch rund 100 dichtgepackte Mitochondrien an der Geißelbasis produziert, die hier rot eingefärbt sind.
Warum eigentlich? Darüber klären uns Yokishi Nishimura und seine Kollegen von der Universität Tokio auf [2]. Wahrscheinlich, so ihre Ausgangshypothese, werden die rund hundert Mitochondrien eines Durchschnitts-Spermiums einfach von den etwa 100 000 Mitochondrien der Eizelle extrem verdünnt – und es scheint mithin nur so, dass die Männer-Mitos verschwinden, weil keiner bislang genau hingeschaut hat. Genau das holten Nishimura und Kollegen nun nach: mit speziellen Zellgewebe-Färbemethoden und ihrem Modellorganismus, dem japanischen Medaka-Fisch.

Ergebnis: ein Massaker. Vor und kurz nach der Befruchtung ist durchaus mitochondrielle DNA des Medaka-Papa an und im Eizellterritorium nachzuweisen – aber nie länger als zwei Stunden. Innerhalb kürzester Zeit beginnt ein penibler enzymatischer Räumtrupp unnötiges und störendes Spermienmaterial rückstandsfrei abzubauen. Vor den beobachtenden Forschern entschwand dabei – teilweise noch bevor die Hülle der männlichen Mitochondrien abgebaut war – jeder Rest der darin gelagerten DNA-Ringe. Ob die Zerstörung von der Eizelle oder einem Spermienselbstzerstörungsprogramm ausgeht, konnte nicht geklärt werden.

Diese schnelle und systematische Zerstörung dürfte einen triftigen Grund haben – welchen, ist für die Forscher allerdings noch Spekulation. Vielleicht minimiert die Eizelle so das Risiko von Mutationen in ihrem späteren Mitochondrien-DNA-Pool? Immerhin sind die in Massen und Rekordzeit zusammengeschusterten Spermien und ihr Inhalt nicht gerade auf Langlebigkeit optimiert. Ob für Menschenmänner- und Medakamännchen-Mitochondrien gleiches gilt, ist noch nicht untersucht, aber wahrscheinlich – dass fehlgeleitetes Spermien-Mitochondrien-Erbgut bei der Bestimmung von maternalen Abstimmungslinien dazwischenkommt, aber so oder so extrem unwahrscheinlich.

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