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Evolution: Stärkerer Nachwuchs durch Sex

Caenorhabditis elegans
Fadenwürmer sind deutlich anfälliger für Krankheiten und Mutationen, wenn sie sich nur durch Selbstbefruchtung vermehren. Diese Beobachtung von Evolutionsbiologen um Patrick Phillips an der University of Oregon in Eugene untermauert die gängige Theorie zur Entstehung der geschlechtlichen Fortpflanzung. Die Vorteile von Sex überwiegen offensichtlich die Nachteile wie den Aufwand bei der Partnersuche und eine geringere Anzahl von Nachkommen.

Fadenwurm C. elegans | Nur etwa einen Millimeter groß ist der Nematode C. elegans, der meist als Zwitter vorkommt (oberer Wurm). Männliche Fadenwürmer (unten) sind selten.
Die Forscher züchteten zwei verschiedene Stämme des Fadenwurms Caenorhabditis elegans, der sich in der Natur sowohl geschlechtlich wie auch ungeschlechtlich vermehren kann: Der erste Stamm enthielt ausschließlich Zwitter, die sich nur selbst befruchten konnten, während der zweite aus Männchen und Weibchen bestand. Beide Gruppen infizierten die Forscher danach mit einem für die Tiere gefährlichen Bakterium. Nach 40 Generationen waren die sexuell aktiven Würmer durch ihren schnelleren Genaustausch bereits gegen den Erreger immun, während die Selbstbefruchter noch immer von ihm dezimiert wurden.

In einem zweiten Experiment behandelten Phillips und seine Kollegen die Tiere mit einer Chemikalie, die Mutationen verursacht. 50 Generationen später vermehrte sich die asexuelle Gruppe deutlich langsamer als zuvor, während der männlich-weibliche Stamm anscheinend nicht beeinträchtigt war. Wie erwartet, half der Austausch von Erbgut offenbar dabei, die Folgen der Mutationen zu verringern, da diese sich häufig allein dann manifestieren können, wenn beide Eltern sie an ihren Nachwuchs weitergeben. Die Zwitter können dagegen Mutationen nur langsam durch natürliche Selektion aus ihrem Genpool entfernen – indem betroffene Erblinien aussterben.

Wissenschaftler gehen heute davon aus, dass sexuelle Fortpflanzung bereits zu Zeiten der Einzeller am Anfang der Evolution aufkam und sich seither nur weiterentwickelt hat. Schon lange sehen Forscher hierfür genau den von Phillips aufgezeigten Vorteil der schnelleren Anpassung als entscheidend an. Ein deutlicher Nachteil ist dagegen, dass Männchen selbst Nachkommen nur zeugen und somit die Fortpflanzungsrate halbieren. Auch eine vergebliche Partnersuche kann die Vermehrung von Arten bremsen, so dass in dünn besiedelten Lebensräumen ungeschlechtliche Vermehrung oft wieder auftritt. (rs)

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  • Quellen
Morran, L. T. et al.: Mutation load and rapid adaptation favour outcrossing over self-fertilization. In: Nature 10.1038/nature08496, 2009.

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