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Parthenogenese

Die Parthenogenese (altgriechisch {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value) parthenogenesis, von {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value) parthenos ‚Jungfrau‘ und {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value) genesis ‚Entstehung, Geburt, Genese‘, deswegen auch Jungfernzeugung oder Jungferngeburt genannt) ist eine Form der eingeschlechtlichen Fortpflanzung. Dabei entstehen die Nachkommen aus unbefruchteten Eizellen. Das Phänomen ist zum ersten Mal von dem Schweizer Biologen und Philosophen der Aufklärung Charles Bonnet beschrieben worden.

Manche Pflanzen und weibliche Tiere, wie z. B. Blattläuse, aber auch manche Fisch- und Eidechsenarten, Schnecken sowie die Blumentopfschlange können sich eingeschlechtlich fortpflanzen, das heißt ohne von einem männlichen Artgenossen befruchtet zu werden: Durch bestimmte Hormone wird der unbefruchteten Eizelle eine Befruchtungssituation „vorgespielt“, worauf diese sich zu teilen beginnt und zu einem Organismus heranreift. Der Parthenogenese kann entweder eine Meiose mit Eizellenbildung vorausgehen oder sie kann direkt über diploide Keimbahnzellen ablaufen. Bei letzterer findet keine Rekombination statt und die entstandenen Nachkommen sind Klone ihrer Mutter.

Vorkommen

Parthenogenese wird nach derzeitigem Wissensstand für höhere Säugetiere und Beuteltiere als schwierig bis unmöglich angesehen. Grund hierfür ist das sogenannte Imprinting, welches es wahrscheinlich unumgänglich macht, dass für die vollständige Entwicklung eines Embryos je ein männlicher und ein weiblicher Chromosomensatz zur Verfügung steht. Es wird jedoch daran geforscht, menschliche Stammzelllinien aus unbefruchteten Eizellen zu gewinnen.

Bisher nachgewiesen wurde Parthenogenese, die auf natürliche Weise zu voll entwickelten Organismen führt, bei vielen Tierarten, unter anderem:

Formen der Parthenogenese

Obligatorische und fakultative Parthenogenese

Bei der Parthenogenese unterscheidet man zwischen obligatorischer und fakultativer Form. Im Gegensatz zur obligatorischen Parthenogenese gibt es bei der fakultativen Parthenogenese Arten, bei denen sowohl ein- als auch zweigeschlechtliche Populationen bekannt sind (Skorpione, Blattläuse, Gallwespen). Dabei treten alle Übergänge zu normal zweigeschlechtlichen Arten auf: Männchen können etwas seltener sein als Weibchen, ihre Zahl kann sehr gering sein, oder sie treten eventuell nur noch in Ausnahmesituationen überhaupt auf. Wechseln sich bei einer Art parthenogenetisch erzeugte und sexuell erzeugte Generationen regelmäßig ab, spricht man von Heterogonie.

Thelytokie: Weibchen als Nachwuchs

Im Regelfall werden bei der parthenogenetischen Fortpflanzung keine asexuellen Individuen erzeugt, sondern Weibchen mit allen üblichen anatomischen und zytologischen Kennzeichen dieses Geschlechts, die in der Regel nicht ohne weiteres von Weibchen getrenntgeschlechtlicher Arten oder Populationen mit üblicher (diplodiploider) Befruchtung unterschieden werden können. Diese verbreitetste Form der Parthenogenese wird auch Thelytokie genannt (von altgriech. thelys = ‚weiblich‘ und tokos = ‚Geburt‘; Name nach Siebold). In seltenen Fällen paaren sich diese Weibchen mit Männchen nahverwandter Formen, ohne dass das männliche Genom weitergegeben würde („Pseudogamie“), in der Regel unterbleibt aber die Paarung. Darüber hinaus unterscheidet man zwischen:

Automiktische Parthenogenese

Bei der automiktischen Parthenogenese, auch Automixis genannt, erfolgt die Reduktionsteilung der Meiose ganz normal. Anschließend werden die Kerne jedoch nicht auf Tochterzellen verteilt, sondern es verschmelzen jeweils zwei Kerne sofort wieder. Dadurch wird der alte diploide Zustand wiederhergestellt, und es entstehen weibliche Individuen. Männchen können bei diesen Arten durch Elimination eines X-Chromosomensatzes erzeugt werden, die aber vielfach auch unterbleiben kann. (Schmetterlingsmücken, Mottenschildläuse)

Apomiktische Parthenogenese

Bei der apomiktischen Parthenogenese erfolgt in der Oozyte keine Reduktionsteilung (Meiose), die Eizellen werden durch mitotische Teilung erzeugt. Die Nachkommen haben alle den gleichen Chromosomensatz wie die Mutter. Hiervon gibt es die folgende Varianten:

  • Reifungsteilungen fallen völlig aus (Cynipidae)
  • Reduktionsteilung unterbleibt (Aphididae)
  • Beide Reifungsteilungen sind Äquatorialteilungen (Phasmatodea, Blattodea)

Parthenogenese durch Infektion mit Wolbachia

Bakterien der Gattung Wolbachia, die in Geschlechtszellen ihrer Wirte leben, sind bekannt dafür, dass sie die Geschlechtsbestimmung des Nachwuchses massiv manipulieren können. Bei zahlreichen Arten wurde beobachtet, dass mit Wolbachia infizierte Arten oder Populationen ausschließlich parthenogenetische Weibchen erzeugen. Mechanismus der Verweiblichung ist die (asexuelle) Verdoppelung des Genoms, durch die bei haplodiploiden Erbgang Weibchen resultieren. Bei einigen parthenogenetischen Rüsselkäfer-Arten entstehen so triploide Weibchen. Infektion mit Wolbachia ist kein exotisches Ausnahmephänomen. Es wird vermutet, dass ein großer Anteil (möglicherweise bis zu drei Viertel) der Insekten und ein bisher kaum abschätzbarer Anteil anderer Arthropoden mit Wolbachia infiziert sind.

Paedogenese

Paedogenese (synonym: Neotenie[14]) bedeutet, dass Larven bzw. Jugendstadien einer Art die Geschlechtsreife erlangen und schließlich die Produktion dieses Adultstadiums ganz unterdrückt wird. Sie ist häufig mit Parthenogenese verbunden, zum Beispiel bei Gallmücken der Gattungen Miastor, Heteropeza und Henria sowie bei dem Käfer Micromalthus debilis.

Arrhenotokie: Weibchen oder Männchen je nach Befruchtung

Bei der Arrhenotokie erzeugen Weibchen auf üblichem Wege (über Meiose) Eizellen und Eier. Aus unbefruchteten Eiern entwickeln sich haploide Männchen, aus befruchteten Eiern werden diploide Weibchen. Dies tritt unter den Insekten z. B. bei Fransenflüglern, Pflanzenläusen, besonders aber bei Hautflüglern auf, typisches Beispiel sind die Honigbienen, deren Drohnen durch diese Form der Parthenogenese entstehen. Die somatischen Zellen der so erzeugten Männchen bleiben in der Regel haploid. Bei den meisten Hautflüglern können gewisse Zellen oder Zelllinien aber durch Polyploidie wieder den diploiden Chromosomensatz erwerben, so sind Zellen im Darm- und Muskelgewebe oder der Malpighischen Gefäße bei fast allen Hautflüglern (einschließlich der Honigbiene) diplo- oder sogar polyploid.[15] Gelegentlich kommen sogar diploide Spermien vor. Eine seltenere Form der Arrhenotokie ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Männchen auf üblichem Wege und mit diploidem Genom erzeugt werden. Nach der Befruchtung wird aber das väterliche Genom eliminiert und nur das mütterliche weitergegeben.[16] Bezüglich der Transmission von Genen besteht kein Unterschied zum haplodiploiden Erbgang. Diese Form der Arrhenotokie ist vor allem bei Schildläusen untersucht worden.

Amphitokie: Weibchen und Männchen als Nachwuchs

Bei der amphitoken oder gemischten Parthenogenese entstehen aus unbefruchteten Eiern sowohl (diploide) Weibchen als auch (haploide) Männchen. Amphitokie ist sehr selten, sie wurde vor allem bei einigen Erzwespen-Arten beobachtet.

Abgrenzung

Während Parthenogenese in der Biologie einen beobachtbaren und erklärbaren Vorgang bezeichnet, ist in der Religion die jungfräuliche Geburt (nach Jungfernzeugung), wie z. B. die Geburt Christi in christlichem und muslimischem Verständnis, ein Glaubensdogma. Auch in anderen Religionen, z. B. im Hinduismus, wird die Jungfrauengeburt überliefert.

Siehe auch

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ Männerlose Frauenpower Wissenschaft.de
  2. ↑ Parthenogenese beim Komodo-Waran. In: Naturwissenschaftliche Rundschau. Stuttgart 2007 (60) 5, S. 257–258. ISSN 0028-1050
  3. ↑ Schlangen: Jungfernzeugung passiert auch in freier Wildbahn Spiegel Online
  4. ↑ T. V. M. Groot, E. Bruins, J. A. J. Breeuwer: Molecular genetic evidence for parthenogenesis in the Burmese python, Python molurus bivittatus. Heredity Band 90, 2003, S. 130–135.
  5. ↑ Jungfernzeugung: Haie können sich auch ohne Männchen fortpflanzen Spektrum.de
  6. ↑ Demian D. Chapman u. a.: Virgin birth in a hammerhead shark. In: Biology Letters. London 3.2007, 4, S. 425–427. PMID 17519185 ISSN 1744-9561
  7. ↑ Jungfernzeugung: Hammerhaie beherrschen Single-Trick Spiegel Online
  8. ↑ Demian D. Chapman u. a.: Parthenogenesis in a large-bodied requiem shark, the blacktip Carcharhinus limbatus Parthenogenesis in a large-bodied requiem shark, the blacktip Carcharhinus limbatus. In: Journal of Fish Biology. Oxford 73.2008, 6, S. 1473–1477. doi:10.1111/j.1095-8649.2008.02018.x ISSN 0022-1112
  9. ↑ Wie der Haifisch zum Kinde kommt Wissenschaft.de
  10. ↑ Zoo Leipzig gelingt europaweit einzigartiger Zuchterfolg bei Haien Sächsische Zeitung
  11. ↑ M. W. Olsen: Avian parthenogenesis. USDA publication, Agricultural Research Service, ARS-NE 65, Beltsville (MD) 1975, S. 1–82.
  12. ↑ K. E. Nestor (copyright 2009): The Tremendous Turkey. Parthenogenesis in turkeys. The Ohio State University
  13. ↑ Können sich Truthühner per Jungfernzeugung fortpflanzen? zeit.de
  14. ↑ Benjamin A. Pierce & Hobart M. Smith (1979): Neoteny or Paedogenesis? In: Journal of Herpetology. Band 13, Nummer 1, S. 119–121.
  15. ↑ Serge Aron, Ludivine de Menten, Dirk R. Van Bockstaele, Stephan M. Blank, Yves Roisin (2005): When Hymenopteran Males Reinvented Diploidy. In: Current Biology. Band 15, Nummer 9, S. 824–827. doi:10.1016/j.cub.2005.03.017
  16. ↑ G. Herrick & J. Seger (1999): Imprinting and paternal genome elimination in insects. In: R. Ohlsson (editor): Genomic imprinting: An interdisciplinary approach. Springer, S. 41–71.
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