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Evolutionsbiologie : Warum sollten Wasserflöhe Sex haben?

  • -Aktualisiert am

Plankton, Wasserflöhe und Volvox Grünalgen unter dem Lichtmikroskop Bild: Science Photo Library

Die Fortpflanzung von Daphnien ist nicht nur für Biologen faszinierend: Ihre Strategien dabei passen die Wasserflöhe den Umweltbedingungen an. Doch manchmal übernehmen auch die Gene die Regie.

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          Wasserflöhe lassen die Herzen vieler Biologen höher schlagen, denn sie sind wahre Meister in Sachen Anpassung. Anders als der Name es vermuten lässt, handelt es sich hier um keine Insekten, sondern um Krebse, die Seen, Teiche und sogar Felstümpel besiedeln. Legendär ist die Art und Weise ihrer Fortpflanzung: Bei guten Umweltbedingungen vermehren sich Wasserfloh-Weibchen asexuell durch Jungfernzeugung, das heißt, sie produzieren Eier, aus denen genetisch identische Töchter schlüpfen – natürliche Klone der Mutter. Entsteht eine Mangelsituation, etwa durch zu wenig Nahrung oder einen sinkenden Wasserspiegel, setzen die Weibchen auf Vermehrung durch Sex: Sie produzieren nun Töchter und Söhne gleichermaßen, die die Eier der nachfolgenden Wasserfloh-Generation befruchten.

          Schon lange geben die Minikrebse Evolutionsbiologen Rätsel auf. Nun kommt ein weiteres hinzu: In den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften berichten amerikanische und französische Forscher von einer neu entdeckten Vermehrungsvariante: „In manchen Populationen existieren auch Weibchen, die keine Söhne hervorbringen können“, erklärt Michael Lynch, Direktor des Biodesign Center for Mechanisms of Evolution der Arizona State University.

          Mit Wasserflöhen ist im Allgemeinen die Gattung Daphnia mit rund 200 Arten gemeint. Besonders gut untersucht und in der Forschung ein beliebter Modellorganismus ist Daphnia pulex. Die etwa drei Millimeter kleinen Tiere offenbaren ihr Aussehen erst unter dem Mikroskop: Rundlicher Körper, große Augen und lange Borstenantennen, mit denen sie sich fortbewegen.

          Ein einzelnes verantwortliches Gen

          Um die genetische Ursache der Männchen-Produktion beziehungsweise -Nichtproduktion zu finden, nahmen Lynch und seine Kollegen das Erbgut der Tierchen unter die Lupe. Durch den Erbgutvergleich von Daphnien, die Weibchen und Männchen produzieren können, mit solchen, die nur Weibchen hervorbringen („None Male Producing“, kurz NMP), konnten Lynch und seine Kollegen schließlich fünf genetische Varianten identifizieren, die ausschließlich bei NMP-Krebsen vorkommen: Alle fünf Varianten finden sich in einem einzelnen Gen mit der Bezeichnung 8960. „Das bedeutet, dass die Änderung im Paarungssystem durch ein einzelnes Gen hervorgerufen worden sein könnte“, sagt Lynch. Die Ergebnisse könnten praktische Anwendung in der Schädlingsbekämpfung finden, wenn man etwa einen Weg fände, die Bildung von Insekten-Männchen zu unterbinden.

          Doch wie lässt sich die neu entdeckte Fortpflanzungsstrategie evolutionsbiologisch einordnen? „Ein Vorteil, keine Männchen zu produzieren, hängt mit den möglichen negativen Konsequenzen von Inzucht zusammen“, erklärt der Biologe Markus Möst von der Universität Innsbruck, der selbst an den Tieren forscht. Ein Daphnien-Klon, der sowohl Männchen als auch Weibchen produziert, läuft Gefahr, dass sich die Weibchen mit Männchen desselben Klons paaren, was zur Ansammlung von genetischen Fehlern führen kann. Einem Klon, der keine Männchen produziert, kann das nicht passieren. Die Weibchen werden bei der sexuellen Fortpflanzung zwangsläufig von Männchen anderer Klone begattet, wodurch Inzucht verhindert wird.

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