Kinder ohne Väter: die Parthenogenese

Blattläuse klonen sich durch den Sommer, Komodowarane starten ganze Populationen im Alleingang, und Bienenmännchen entstehen ohne Vater. Heute zeige ich dir, wie Parthenogenese funktioniert, warum sie so erfolgreich ist, doch auch, wieso sie den Sex evolutionär nicht ersetzt hat.

Wenn du im Frühling durch den Garten gehst und an Rosentrieben Blattläuse entdeckst, beobachtest du etwas wirklich Erstaunliches, ohne es in diesem Moment zu realisieren. Diese kleinen, oft grünlichen Tiere mit ihren runden Körpern und den zarten Beinen sitzen da in dichten Gruppen, eine neben der anderen, Generation um Generation. In dieser Phase besteht eine Blattlauspopulation vollständig aus Weibchen.

Das funktioniert so: Blattläuse bringen im Frühling und Sommer lebende Junge zur Welt, ohne sich jemals gepaart zu haben. Jede einzelne Tochter ist ein genetisches Abbild ihrer Mutter, und jede Tochter trägt bereits die nächste Generation in sich, bevor sie selbst geboren wurde. Ja, genau: Das Kind im Bauch seiner Mutter trägt schon direkt die eigenen Kinder in sich, absolut abgefahren. Ein bisschen so, wie diese russischen Puppen, die ineinandergesteckt sind. Durch diesen Trick ist eine rasante Vermehrung möglich, bis zu 40 Generationen schaffen manche Arten in einem einzigen Sommer.

Dieses System bleibt jedoch zeitlich begrenzt. Wenn Tage kürzer werden, Temperaturen sinken und die Qualität der Wirtspflanzen sich verändert, ändert sich auch die Fortpflanzungsweise der Blattläuse. Aus denselben Linien entstehen dann Männchen. Es kommt zur Paarung, befruchtete Eier entstehen und überdauern den Winter als widerstandsfähige Dauerformen. Im folgenden Frühjahr schlüpfen aus ihnen wieder Weibchen, die den Zyklus der parthenogenetischen Vermehrung erneut starten. Blattläuse verbinden auf diese Weise schnelle Ausbreitung durch Klone mit gelegentlicher sexueller Durchmischung, angepasst an die Jahreszeiten.

Wir Biologinnen und Biologen nennen dieses Phänomen Parthenogenese – aus dem Griechischen: parthenos für Jungfrau und genesis für Entstehung. Jungfernzeugung also, Fortpflanzung ohne Befruchtung. Was bei Blattläusen besonders anschaulich wirkt, tritt jedoch in vielen Tiergruppen auf. Wasserflöhe nutzen diese Strategie, ebenso Stabheuschrecken, Komodowarane, manche Haie, einzelne Schlangenarten und sogar Truthühner. Die Liste wächst, und mit ihr wachsen die Fragen, die diese Fortpflanzungsform aufwirft.

Was passiert da eigentlich in der Zelle?

Um zu verstehen, was bei der Parthenogenese passiert, hilft ein kurzer Blick auf das, was normalerweise bei der Fortpflanzung geschieht. Bei der sexuellen Vermehrung verschmelzen in der Regel zwei fremde Keimzellen miteinander: eine Eizelle und ein Spermium. Jede dieser Keimzellen enthält den halben Chromosomensatz, also den halben Bauplan des Lebewesens, von dem es stammt – denn damit der Nachkomme nicht zu viele Chromosomen hat, durchlaufen die Zellen vorher die Meiose, eine spezielle Zellteilung, die den Chromosomensatz halbiert.

Bei der Parthenogenese fehlt jetzt aber das Spermium, die Eizelle muss allein klarkommen. Und je nachdem, welche Art wir uns anschauen, löst die Natur dieses Problem auf unterschiedliche Weisen.

Der erste Weg führt zu genetisch identischen Klonen. Die Eizelle behält den vollständigen Chromosomensatz der Mutter, entweder weil die Meiose komplett ausfällt oder weil sie so abgewandelt abläuft, dass am Ende trotzdem ein vollständiger Satz übrig bleibt. Das Ergebnis ist in beiden Fällen dasselbe: Die Nachkommen sind genetisch identische Kopien der Mutter. So machen es unter anderem Rüsselkäfer und Blattläuse.