»Der Zufall entscheidet, ob es ein Mädchen oder ein Junge wird. Die Chancen stehen fifty-fifty …« Viele von uns erinnern sich an so etwas in der Art aus dem Schulunterricht. Doch das stimmt nicht – weder beim Menschen noch bei sehr vielen Tieren. Neuere Forschung zeigt: Die Natur hält eine Palette faszinierender Strategien parat, mit denen Mütter und manchmal auch Väter das Geschlecht ihrer Nachkommen beeinflussen können.

Fortpflanzungsbiologen des 21. Jahrhunderts vermuten das schon eine Weile. Tatsache ist, dass das Verhältnis von weiblichen und männlichen Nachkommen je nach Tierart meist ein wenig, mitunter aber auch erheblich von einer hälftigen Verteilung abweicht. In Deutschland etwa kommen im Geburtenregister auf 100 Mädchen 105 Jungen. Ein geringer Unterschied, der sich allerdings weltweit in ähnlicher Dimension und stabil beobachten lässt. Und manch andere Tierart betreibt offenbar so gezielt Familienplanung, dass sich das Verhältnis noch viel stärker in eine Richtung verschiebt.

Die Stärke von X und Y bei der Geschlechtsbestimmung

Dabei haben die Schulbücher natürlich erst einmal recht. Ein Teil ist vermutlich Zufall. Beim Menschen, den meisten anderen Säugetieren, manchen Eidechsen und Amphibien sowie bei einigen wenigen Fischen entscheidet das Vorhandensein der Geschlechtschromosomen X und Y darüber, ob der Nachkomme männlich oder weiblich ist. Bei all diesen Arten findet sich in den Körperzellen ein doppelter Satz des Erbguts, einer von der Mutter, der andere vom Vater. Weibchen besitzen normalerweise zwei X-Geschlechtschromosomen, eines von jedem Elternteil. Männchen dagegen haben üblicherweise ein X-Chromosom von der Mutter und ein deutlich kleineres Y-Chromosom vom Vater geerbt.

Von der Spermienbildung bis zur Geburt passiert vieles, was diese zahlenmäßige Parität verschieben kann

Bilden sich Eizellen, besitzen diese einen einfachen Chromosomensatz, darunter immer ein X, weil Weibchen ja gar kein Y haben. Auch Spermien sind nur einfach bestückt. Befruchtet ein X-Spermium die Eizelle, entsteht ein Weibchen, während ein erfolgreiches Y-Spermium ein Männchen mit der Ausstattung XY ergibt. Bei der Spermienbildung entstehen aus einer Vorläuferzelle vier Spermien, zwei mit X- und zwei mit Y-Chromosom. Demnach sollten Y- und X-Spermien gleich häufig vorkommen und am Ende ebenso viele weibliche wie männliche Nachkommen gezeugt und schließlich geboren werden. Aber: Von der Spermienbildung bis zur Geburt passiert vieles, was die zahlenmäßige Parität verschieben kann.

Wie die Umwelt das Geschlecht prägt

»Je nach Verfügbarkeit von Ressourcen kann das Geschlechterverhältnis bei den Nachkommen von Säugetieren zum Teil ganz erheblich vom Fifty-fifty-Verhältnis abweichen«, bestätigt Klaus Hackländer, der an der Universität für Bodenkultur Wien das Institut für Wildbiologie und Jagdwirtschaft leitet und zugleich Vorstand der Deutschen Wildtier Stiftung in Hamburg ist. Zum Beispiel bei Rehen: »Sind die Ricken in schlechter Kondition, gebären sie eher männliche Kitze.«

Entscheidend ist wie so oft die Umwelt. Rehe sind Einzelgänger und verteidigen ihr Revier. War die Witterung ungünstig oder leben sehr viele Tiere in einem Gebiet, finden sie mitunter zu wenig Nahrung. Ein geschwächtes Weibchen steht vor einem Dilemma: Da es als Reh lediglich fünf oder sechs Jahre alt wird und nur ein Kitz pro Jahr werfen kann, muss es sich selbst in schlechten Zeiten fortpflanzen. Nun sollte ihm der Nachwuchs nicht auch noch bei der Nahrungssuche Konkurrenz machen. Die beste Option sind männliche Nachkommen: »Sie wandern häufig deutlich weiter als weibliche Tiere«, erklärt Hackländer; die jungen Männer verlassen also wahrscheinlich das Revier der Mutter. Und selbst ein schwächlicher Rehbock-Sohn schafft es meist, ein Weibchen zu begatten und so das Erbgut weiterzugeben. »Dann hat sich für seine Mutter die Investition gelohnt«, fasst der Wildtierbiologe zusammen.

Platzhirsch mit Harem

Bei Rothirschen ist es umgekehrt: In Mangeljahren favorisieren die Hirschkühe weiblichen Nachwuchs. Denn anders als bei den Rehen setzen sich bei Rothirschen bloß die stärksten Männchen durch; sie beherrschen den Brunftplatz. »Dafür werden sie mit einem Harem an Weibchen belohnt«, sagt Hackländer. Ein schwächlich geborener Hirsch geht in Sachen Fortpflanzung vermutlich zeitlebens leer aus; er wäre evolutionär gesehen reine Verschwendung. Weibliche Jungtiere mit schlechterer Konstitution haben dagegen immer noch gute Chancen, in einem Harem unterzukommen und so die Gene ihrer Mutter weiterzugeben.

Zählt der Zeitpunkt der Empfängnis?

Doch auf welchem Weg »steuern« Rehe, Hirsche und etliche andere Tiere das Geschlecht ihrer Jungen? »Dazu gibt es zwar durchaus plausible Theorien, aber nur sehr wenig exakte Forschung«, sagt Hackländer. Laut einer der Ideen spürt zum Beispiel das Weibchen über Hormonsignale den Eisprung. Wird es jetzt begattet, soll die Chance auf männliche Nachkommen kräftig steigen: Schließlich verschmilzt lediglich die zuerst eintreffende Samenzelle mit der empfangsbereiten Eizelle, und nach einer verbreiteten Vorstellung schwimmen Y-Spermien schneller als X-Spermien. Der Vorteil für Y würde schwinden, käme es schon mehrere Tage vor dem Eisprung zur Begattung; dann müssten die Spermien erst noch auf die Eier warten. Das Problem der Theorie: Die These von den agileren Y-Spermien ist umstritten, denn neuere Studien konnten sie teilweise nicht bestätigen.

Auch was die Ursache des Jungenüberschusses beim Menschen betrifft, stocherten Forscher lange im Dunkeln. Spekulation und widersprüchliche Aussagen häuften sich. Eine 2015 publizierte Auswertung der Daten von Tausenden Schwangeren räumte in dem Theorienwust etwas auf: Es fand sich kein Hinweis darauf, dass Y-Spermien öfter zum Zuge kommen. Anders als früher oft angenommen, beträgt zum Zeitpunkt der Befruchtung (zumindest beim Menschen) das Geschlechtsverhältnis vermutlich eins zu eins – jedenfalls fanden sich unter den drei bis sechs Tage alten, wachsenden Zellhaufen noch genauso viele männliche wie weibliche. Während der weiteren Entwicklung im Mutterleib scheinen weibliche Embryonen unter dem Strich aber etwas öfter abzusterben.

Selektion während der Embryonalentwicklung

»Ganz allgemein geht man davon aus, dass es bei Säugetieren gerade einmal jede fünfte befruchtete Eizelle bis zur Geburt schafft«, sagt Hackländer. So nistet sich der wenige Tage alte Embryo manchmal nicht in der Gebärmutter ein. Oder er geht bereits in einem sehr frühen Stadium zugrunde, weil das Erbgut schwer fehlerhaft ist.

»Möglicherweise wird die Mutter das ungewünschte Geschlecht erst später wieder los«, glaubt der Wildtierbiologe. Hierbei könnten Geschlechtshormone eine Rolle spielen. Schließlich enthält das Fruchtwasser bei männlichen Embryonen und Föten größere Mengen Testosteron, während bei weiblichen der Östrogengehalt höher ist. Zudem reagiert das Immunsystem der Mutter auf einen weiblichen Fötus anders als auf einen männlichen.

Gewollter Kindstod

Selbst kurz nach der Geburt haben Tiere noch die Möglichkeit, das zahlenmäßige Jungen/Mädchen-Verhältnis unter den Jungtieren zu verschieben. Beobachten lässt sich das zum Beispiel bei Nagern. »Viele von ihnen besitzen eine eher kurze Lebensspanne und haben daher nur wenige Chancen auf Nachwuchs«, schildert Klaus Hackländer die Hintergründe. Unter Stress bringt eine Mäusemutter mehr Töchter zur Welt. Männliche Mäuseembryonen wachsen stärker, sind jedoch auch anfälliger.

Merkt die Mutter nach der Geburt, dass sie nicht alle ihrer rund zehn blind und nackt geborenen Jungen durchbringt, tötet sie einige, damit der Rest bessere Überlebenschancen hat. Das trifft nun wiederum mehr weibliche Tiere, von den männlichen Babys sind ja ohnehin nur noch die kräftigsten übrig. »Bewiesen sind die Mechanismen dahinter bisher nicht«, betont Klaus Hackländer. »Aber die Theorien passen sehr gut zu den Beobachtungen in der Natur.«

All diesen bisher geschilderten Ideen ist gemeinsam: Die Wahl treffen die Weibchen. Kein Wunder, sie stecken viel mehr Energie in den Nachwuchs als Männchen. Spermien zu produzieren und zu streuen, ist vergleichsweise »billig«. Dennoch sind manchmal die Männchen beteiligt, weiß Joseph Saragusty, der inzwischen in Italien seinen Ruhestand genießt. Dabei denkt der aus Israel stammende Fortpflanzungsforscher an die Zwergflusspferde, die er in seiner Zeit am Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) in Berlin untersucht hat: In Zoos leben deutlich mehr erwachsene Weibchen dieser Art (Pygmy hippopotamus), und es war aufgefallen, dass dies für ihren Nachwuchs ebenfalls gilt: Seit 1919 waren bloß 42,5 Prozent der in Gefangenschaft neugeborenen Zwergflusspferde männlich. Die Zwerg-Hippos scheinen ihren Frauenüberschuss zu zementieren.

Männliche Zwerg-Hippos sind schuld

»Eigentlich hatte man erwartet, dass hinter dieser Verschiebung des Geschlechterverhältnisses wieder die Weibchen stecken«, sagt Saragusty. »Bis die Analyse der Samenzellen der Männchen eine Riesenüberraschung brachte.« Im Ejakulat der Zwergflusspferd-Bullen fanden sich nämlich nur zu 43,4 Prozent Y-Spermien – eine plausible Erklärung für die häufigeren Geburten von Weibchen.

Für die Spezies kann sich diese Frauenpower lohnen: »Weil nur Weibchen gebären, kann ein Frauenüberschuss die selten gewordene Art stabilisieren«, erklärt Saragusty. Vielleicht tritt dieser Effekt bloß in Gefangenschaft auf. »Eigentlich müsste man die Geschlechterverhältnisse in der Natur untersuchen«, fordert er. »Doch das ist alles andere als einfach, weil die Zwergflusspferde nicht nur sehr selten sind, sondern auch noch sehr versteckt leben.« Ein Y-lastiges Ejakulat wie bei den Zwergflusspferden scheint allerdings eher die Ausnahme zu sein: Beim Menschenund vielen anderen Säugetieren finden sich in der Samenflüssigkeit gleich viele X- und Y-Spermien.

Vögel mit Z- und W-Chromosom

Fachleute fordern, die Forschung zur Geschlechtsfestlegung auszuweiten. Tatsächlich könnte sich das auch in der Anwendung – also der Geschlechtsselektion – lohnen. Hoffentlich nicht beim Menschen, aber vielleicht in der Geflügelzucht. Ließe sich etwa bei Legerassen das Henne-Hahn-Verhältnis irgendwie in Richtung Weibchen manipulieren, müssten weniger männliche Küken sterben. Denn die meisten Züchter töten die männlichen Jungen, weil sie weder zum Eierlegen noch zum Mästen taugen.

Vögel haben etwas andere Geschlechtschromosomen als Säugetiere: Die Weibchen tragen mit einem Z- und einem W-Chromosom zwei unterschiedliche Varianten, die Männchen besitzen mit zwei Z-Chromosomen dagegen ein gleiches Paar. Bei Vögeln (und bei Schmetterlingen) entscheidet also die Ausstattung der Eizellen, nicht die der Spermien, über das Geschlecht der Nachkommen. Anders als etwa in der Rinderzucht kann man deshalb keine Spermien nach X und Y sortieren, um gezielt weiblichen oder männlichen Nachwuchs zu erzeugen.

Heute weiblich, morgen männlich

Die Natur erweist sich bei der Ausbildung des Geschlechts als überaus fantasievoll, beispielsweise bei einigen Fischarten. Es wird bei diesen Fischen im Grunde gar nicht festgelegt: »Sie ändern ihr Geschlecht entsprechend den Lebensumständen«, erklärt Tanja Schwander, die an der Universität Lausanne die ganze Bandbreite der Fortpflanzungsbiologie untersucht. Die Tiere haben ein Organ, das je nach Hormonlage entweder Ei- oder Samenzellen produzieren kann: die Ovotestis. So wird der Putzerlippfisch zwar immer als funktionierendes Weibchen geboren, kann aber innerhalb kürzester Zeit auf männliches Verhalten und Samenproduktion umschalten. Clownfische dagegen sind von Geburt an stets männlich, das Ovargewebe ist noch unterentwickelt. Stirbt allerdings das (einzige) Weibchen eines Schwarms, verwandelt sich das ranghöchste Männchen in ein Weibchen.

Kalte Männchen, heiße Weibchen

Krokodile wiederum überlassen die Familienplanung ähnlich wie viele Schildkröten der Witterung: Abhängig von der Temperatur, unter der die Eier sich entwickeln, schlüpfen später entweder Weibchen oder Männchen. Ein typisches Beispiel ist die Grüne Meeresschildkröte: Reifen ihre Eier bei 28 Grad Celsius oder weniger, kriechen praktisch bloß Männchen aus den Eiern. Zeigt das Thermometer dagegen mindestens 29,5 Grad, erblicken fast ausschließlich weibliche Schildkrötenbabys das Licht. Auch hier gibt es also keine determinierenden Geschlechtschromosomen, die benötigten Gene werden ausschließlich durch die Umwelt reguliert.

»Vielleicht ist diese Methode der Geschlechtsbestimmung eine der ursprünglichsten«, überlegt Schwander. Allerdings eine, die eine solche Spezies bei steigenden Temperaturen durch den Klimawandel vor Herausforderungen stellt. Womöglich müssen die Weibchen, damit ihre Art überlebt, neue Orte mit der passenden Temperatur für die Eiablage finden.

Unvorstellbar variantenreich präsentiert sich die Geschlechtsfestlegung, richtet man den Blick auf eine weitere Tiergruppe, die Insekten. »Säugetiere und Vögel, die seit mehr als 100 Millionen Jahren die Entscheidung nach dem gleichen Schema über Geschlechtschromosomen treffen, sind eher die Ausnahme«, erklärt Qiaowei Pan, die sich selbst meist als »Miya« vorstellt.

Einfache Männchen

Dabei geht es bei Ameisen sowie Bienen (beide aus der Ordnung der Hautflügler), Fransenflüglern und einigen anderen Insektengruppen noch einfach zu. Wird eine Eizelle befruchtet, hat sie einen doppelten Chromosomensatz, und es entwickeln sich Weibchen. Aus unbefruchteten Eiern entstehen dagegen Männchen, die sich mit der halben Chromosomenausstattung begnügen müssen.

Bei den sozialen Insekten wie der Honigbiene pflanzen sich nicht alle Weibchen einer Population fort, sondern nur die Königinnen, die das Geschlecht ihrer Nachkommen nun recht leicht steuern können: »Sie bewahren die Samen aus ihren Begegnungen mit Männchen in einem Spermiensack auf«, erklärt Pan. »Mit dem Öffnen eines Schließmuskels entscheiden sie selbst, ob sie einige Samen herauslassen, um ihre Eizellen damit zu befruchten.« Bleibt der Spermiensack zu, entstehen ausschließlich Männchen.

Sex in der Feige

Ein weiteres verblüffendes Beispiel unter den Hautflüglern sind Feigenwespen, die ihre Eier in Feigenblüten legen. Dadurch entstehen Gallen, in denen sich die Larven entwickeln und verpuppen. Die erwachsenen Männchen leben nicht lange, bei manchen Arten sind sie sogar flugunfähig. Deshalb erfolgt die Paarung noch in der Feigenfrucht oder im selben Baum.

Leben keine anderen Weibchen im Baum, legt die Wespenmutter viele befruchtete Eier, aus denen Töchter schlüpfen, und im Extremfall nur ein unbefruchtetes Ei für ein Männchen. Das genügt: »Der Sohn paart sich dann mit seinen vielen Schwestern«, erklärt Tanja Schwander. Wohnen dagegen mehrere weibliche Feigenwespen in der Nähe, registriert die Feigenwespenfrau das. Jetzt legt sie mehr unbefruchtete Eier und erhöht mit mehr Söhnen die Chance, dass ihr männlicher Nachwuchs bei fremden Töchtern zum Zuge kommt. Dabei kann sogar ein Fifty-fifty-Verhältnis von Männchen zu Weibchen entstehen.

Parasiten bestimmen das Geschlecht

Das Einfach-zweifach-Fortpflanzungsprinzip der Hautflügler nutzt wiederum ein Parasit namens Wolbachia zu seinem Vorteil. Er befällt unter anderem einige Wespenarten. »Er kann sich nur in weiblichen Tieren vermehren«, erklärt Miya Pan. Deshalb erwirken die Bakterien in männlichen Embryonen nachträglich eine Verdopplung des Erbguts, woraufhin diese »verweiblichen«.

Laut der Biologin, die am Institut für Molekulare Biologie auf dem Campus der Universität Mainz vor allem an Ameisen forscht, variiert allein in der Ordnung der Zweiflügler (den Echten Fliegen und Mücken) die Geschlechtsbestimmung immens. Sie unterscheidet sich häufig schon von Art zu Art, und da die Ordnung weltweit knapp 160 000 Arten umfasse, bedeute das eine riesige »Dynamik«. »Bei den Stubenfliegen legen die Insekten ihr Geschlecht sogar je nach Region und Population auf unterschiedlichen Wegen fest«, so Pan.

Trauermücken gehen eigene Wege

Trauermücken verlassen die gängigen Insekten-Pfade zur Geschlechtsbestimmung fast vollständig. Die Weibchen dieser Pflanzenschädlinge besitzen zwei X-Chromosomen, die Männchen dagegen bloß eines in ihren Körperzellen, was noch nichts Besonderes ist. Aber während die Frauen ganz normal in jede Eizelle nur ein X-Chromosom stecken, tanzen die Männer völlig aus der Reihe und schleusen ein verdoppeltes X-Chromosom in jedes Spermium ein. Die befruchtete Eizelle beherbergt dann gleich drei X-Chromosomen.

Sehr früh in der Entwicklung verliert der Embryo eines oder beide der vom Vater stammenden X-Chromosomen wieder. Verschwindet eines, entwickelt sich ein Weibchen. Werden beide väterlichen X-Chromosomen eliminiert, wird es ein Männchen. Auch das wird nicht dem Zufall überlassen. Der Mechanismus wirkt umständlich, doch die Trauermücke stört das offenbar wenig, denn sie vermehrt sich oft massenhaft: Kaum war die Erde im Blumentopf ein paar Tage zu feucht, erscheinen die winzigen Mücken wie aus dem Nichts und werden zur Plage.