Von Thomas Willke

Haben Sie sich schon mal überlegt, warum es bei Tieren und Pflanzen zwei Geschlechter, männlich und weiblich, gibt, und zwar genau zwei, nicht eins oder sieben? Auf diese ungewöhnliche Frage haben die zwei englischen Evolutionsbiologen Laurence D. Hurst und William D. Hamilton überraschende Antworten gefunden. Sie präsentierten jetzt in den Mitteilungen an die königliche Gesellschaft in London ihre ebenso interessante wie spekulative These, daß Kämpfe zwischen Zellbestandteilen die Entwicklung zweier Geschlechter notwendig gemacht habe (Proceedings of the Royal Society, London B 247, S. 189).

Gemeinhin stellt man sich unter einer Zelle ein gut abgestimmtes System vor, bei dem alle Beteiligten am Gelingen des Ganzen arbeiten. Dies ist meistens auch so. Es gibt jedoch „Mitarbeiter“, die auf ihren „Eigennutz“ bedacht sind. In diesem Verdacht stehen die Kraftwerke der Zellen, die sogenannten Mitochondrien. Sie sind zwar für alle höherentwickelten Organismen als Energielieferanten lebensnotwendig, aber sie sind keine Eigenentwicklung dieser Lebewesen.

Vor über einer Milliarde Jahren traf ein relativ hoch entwickelter Einzeller auf ein Bakterium, das über geniale Methoden zur Energieverwertung verfügte. Unser Ururahn schluckte die Mikrobe, verdaute sie jedoch nicht. Dies erwies sich als ein Glücksfall, denn der Gast belieferte seinen Wirt von nun an mit kostbarer Energie. Die Kombination dieser beiden war so erfolgreich, daß ihre Nachkommen nun die ganze Welt bevölkern. Alle Tiere, Pflanzen und Pilze stammen von ihnen ab. Vor ihrem Siegeszug mußten nach Ansicht von Hurst und Hamilton allerdings Maßnahmen getroffen werden, um mit einer katastrophalen Eigenart des Untermieters fertig zu werden.

Der Gast brachte auch seine eigene Erbinformation (DNA) mit. Sex dient biologisch zur Neukombination von Erbinformation. Zwei Keimzellen verschmelzen dabei und mischen ihre DNA, ein neues Lebewesen mit neuen Eigenschaften entsteht. Jede der beiden Erbinformationen kann sich bei der Gestaltung der Nachkommen nur teilweise durchsetzen. Beide verzichten, um zum Gelingen des Ganzen beizutragen. Nicht so die Kraftwerke. Ein Mitochondrium, das eine Zelle bewohnt, betrachtet sie als sein Territorium. Dringt ein fremdes Mitochondrium in eine Zelle ein, so wird es bekämpft. Sie besitzen dazu spezielle Waffen, sogenannte Restriktionsenzyme, Eiweißstoffe, mit denen die DNA des Gegners regelrecht zerhackt wird. Die beiden Kämpfenden kümmern sich dabei nur um ihren Sieg und bringen im Zweifelsfall auch ihren Wirt um.

Um sowohl die Vorteile von Sex wie auch einer guten Energieversorgung nutzen zu können, mußten unsere Vorfahren Lösungen entwickeln. Folgende war die erfolgreichste: Treffen sich zwei Organismen, um ihre Keimzellen miteinander zu verschmelzen und Nachkommen zu schaffen, so muß einer der beiden darauf achten, daß seine Mitochondrien nicht weitergegeben werden. Damit war die Idee des männlichen Geschlechts geboren. Seither verzichten sowohl bei Pflanzen wie bei Tieren die Männchen darauf, diese Zellbestandteile an die Nachkommen weiterzugeben. Spermien besitzen nur noch Zellkraftwerke, um zur Eizelle zu gelangen. Bei der Vereinigung bleiben ihre Mitochondrien draußen.

Nachdem Hurst und Hamilton mit diesem Argument erklärt hatten, daß es mindestens zwei Geschlechter geben müsse, blieb die Frage: warum nicht mehr als zwei? Gäbe es mehr Geschlechter, wäre die Auswahl schließlich viel größer. Außerdem existieren Lebewesen, die Vielgeschlechtlichkeit erfolgreich praktizieren. Es handelt sich dabei um einen Schleimpilz mit Namen Physarum polycephalum. Die Familie der Schleimpilze ist ohnehin für biologische Besonderheiten bekannt: Unter ihnen sind die einzigen Pilze, die laufen können. Physarum hat jedenfalls dreizehn Geschlechter. Jeder Pilz kann sich mit jedem Geschlecht außer seinem eigenen paaren. Wer dabei seine Mitochondrien weitergeben darf und wer nicht, ist hierarchisch geregelt. Geschlecht Nummer 13, die Obermutter sozusagen, vererbt immer die Kraftwerke an die Nachkommen, unabhängig vom Geschlecht des Partners. Nummer 12 setzt sich gegenüber allen außer Nummer 13 durch und so weiter.

William Hurst antwortet auf die Frage, warum sich dieses System mit seinen vielen Möglichkeiten nicht durchgesetzt hat, es sei einfach zu kompliziert (Science, 257, S. 324). Bei zwei Geschlechtern ist die Rollenverteilung in der Kraftwerksfrage eindeutig geklärt. Bei dreizehn hingegen muß sie flexibel gehandhabt werden, damit alle Kombinationen möglich sind. Beide Partner bringen bei den Schleimpilzen ihre Mitochondrien mit in die Keimzelle. Die „männlicheren“ Kraftwerke scheiden dann erst „freiwillig“ aus. Diese Auslese macht das Verfahren sehr anfällig, denn wie der Lauf der Lebensentwicklung bisher gezeigt hat, werden irgendwann mutierte Mitochondrien auftreten, die ihre Rolle nicht mehr mitspielen. Sie werden versuchen, sich in den Eizellen durchzusetzen, und damit das ganze komplizierte Geschlechtersystem zum Kollaps bringen. Am Ende werden wieder nur noch zwei Geschlechter übrigbleiben. Eine japanische Forschergruppe hat inzwischen schon von den ersten entsprechenden Pilzmutanten berichtet. Bei ihnen versuchen einige Geschlechter, ihre Mitochondrien auch bei Ranghöheren durchzusetzen. Somit dürfte auch dieses interessante Multisex-Experiment langfristig durch die Evolution verschwinden.