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Bakterium im Mikroskop

Sex: Lotterie mit sieben Geschlechtern

Für einen Einzeller hat Tetrahymena ein durchaus kompliziertes Leben. Sage und schreibe sieben Geschlechter besitzt das Wimpertierchen - genetische Untersuchungen zeigen nun: Das Geschlecht entsteht durch reinen Zufall.

Einzeller 27.03.2013

Außerhalb der Laborwelt mag Tetrahymena nicht sonderlich bekannt sein. Unter Biologen indes ist das Wimpertierchen fast so prominent wie die Fruchtfliege oder der Fadenwurm. Als Modellorganismus war der Einzeller an mehreren mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Forschungen beteiligt, etwa der Entdeckung von enzymatischer RNA und der Aufklärung der Telomere - die Schutzkappen der Chromosomen.

Und das, obwohl Tetrahymena eine sehr eigenwillige Biologie hat. So besitzt es nicht wie üblich einen Zellkern, sondern gleich deren zwei: Der eine ist quasi der Systemerhalter und für Wachstum bzw. Zellteilung verantwortlich. Der andere dient ausschließlich dem Sexleben.

Hier herrscht eine geradezu babylonische Geschlechtsverwirrung: Sieben Paarungstypen kennt man bei dieser Spezies. Wobei jeder sich mit jedem paaren kann, außer mit sich selbst. Macht nach Adam Ries (n/2 mal n-1) 21 mögliche Kombinationen. So viel Abwechslung hat so mancher Primat nicht.

Elektronenmikoskop zeigt zwei Wimpertierchen

ASSET Program, Cornell University

Tetrahymena: Partnersuche gelungen

Die Studie

"Selecting One of Several Mating Types through Gene Segment Joining and Deletion in Tetrahymena thermophila", PLoS Biology (27.3.2013; doi: 10.1371/journal.pbio.1001518).

Das ist seit den 50er Jahren bekannt, die genetischen Hintergründe wurden erst jetzt aufgeklärt. Wie Forscher um Eduardo Orias vom Craig Venter Institute in Maryland berichten, ist auch das Erbgut von Tetrahymena eigenwillig gestaltet. "Wir haben Genpaare entdeckt, die für den Paarungstypus verantwortlich sind", sagt Orias. "Die Gene stammen vermutlich von einem gemeinsamen Vorfahren ab und sind einander ähnlich. Aber sie sind dennoch klar unterscheidbar."

"Als würde man Roulette spielen"

Im Erbgut von Tetrahymena gibt es offensichtlich eine Sequenz, in der die geschlechtsbestimmenden Genpaare wie auf einer Perlenkette angeordnet sind (alle bis auf Sextyp eins, der hier aus der Reihe tanzt). Allerdings sind diese Genpaare nicht vollständig. Komplett werden sie erst, wenn sie mit anderen Gensequenzen fusionieren, wobei der verbleibende Rest entsorgt wird. Übrig bleibt eines der sieben Geschlechtsgene, das den Paarungstypus bestimmt.

Wer oder was bestimmt die Auswahl? Niemand. "Der Paarungstyp der Eltern hat keinen Einfluss auf die Nachkommen", betont Orias. "Der Vorgang ist rein zufällig. Es ist so, als würde man Roulette spielen. Ein faszinierendes System."

Im molekularen Detail mag die Sache ganz anders laufen als bei uns. Aber in einer Hinsicht ist sie der Geschlechtsbestimmung des Menschen nicht so unähnlich. Ob nun zwei X- oder ein X- und ein Y-Chromosom zusammenkommen, wird auch bei uns dem Zufall überantwortet. Das ist freilich nicht die einzige Möglichkeit: Reptilien bestimmen ihr Geschlecht etwa über die Außentemperatur, was im Zuge des Klimawandels möglicherweise keine ideale Strategie ist.

Wie Forscher der University Exeter im vergangenen Jahr berichtet haben, kriegen Suppenschildkröten langsam Probleme. Sie haben einen extremen Weibchenüberschuss zu beklagen - für Männchen ist es mittlerweile zu warm.

Robert Czepel, science.ORF.at

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