Riesenspermien führen Fruchtfliegen zum Erfolg

Selbst nur wenige Millimeter groß, aber mit rund sechs Zentimeter langen Spermien: Dieses verblüffende Größenverhältnis findet sich bei Männchen der Fruchtfliege Drosophila bifurca. Zürcher Forscher haben nun eine Erklärung für die Riesenspermien gefunden. Denn die riesigen Spermien bringen bei der Befruchtung der Eier einen Wettbewerbsvorteil.

Konkret können sie die kleineren Konkurrenten aus dem Geschlechtstrakt der Weibchen verdrängen, wie ein Forscherteam um Stefan Lüpold von der Universität Zürich im Fachjournal "Nature" berichtet. Außerdem seien größere Männchen erfolgreicher, da sie mehr der Riesenspermien produzieren als kleinere Artgenossen.

Meistens sind Spermien im Tierreich deutlich kleiner als Eizellen. So können mehr Spermien produziert werden, was den Fortpflanzungserfolg steigert, wie die Uni Zürich am Mittwoch mitteilte. Paaren sich Weibchen mit mehreren Männchen, entsteht ein Konkurrenzkampf der Spermien unterschiedlicher Herkunft im weiblichen Sexualtrakt. Und entsprechend eine Auslese der besten.

Umso erstaunlicher sind die Ausnahmen, bei denen Männchen bestimmter Tierarten nur wenige, dafür aber riesige Spermien produzieren. Unter diesen sei Drosophila bifurca Rekordhalter, sagte Lüpold gemäß der Mitteilung. Die Spermien übertreffen die Länge des Männchens um das zwanzigfache und würden daher aufgerollt in kleine Knäuel.

Solche Fälle wie der der Fruchtfliege passen mit dem gängigen Verständnis der sexuellen Selektion nicht zusammen. Denn je weniger Spermien um die Befruchtung der Eizellen wetteifern, desto geringer der Erfolgsdruck und damit die Auslese. Das internationale Team um Lüpold hat mit seiner Arbeit nun erklärt, warum es dennoch einen Selektionsdruck für größere Spermien bei den Fruchtfliegenmännchen gibt.

Demnach wirkt die Selektion besonders stark auf die Spermienlänge. Dies ist der Fall, weil bestimmte Eigenschaften und Abläufe der Spermienaufnahme, sowie ihre Speicherung und Nutzung die längeren Keimzellen bevorzugen. Die zunehmende Länge hat jedoch den Nachteil, dass die Männchen dadurch insgesamt weniger Spermien produzieren. Weibchen müssen sich also häufiger paaren, um die Befruchtung ihrer Eizellen zu garantieren.

Kommen so wiederum Spermien unterschiedlicher Männchen im weiblichen Sexualtrakt zusammen, haben die längeren Spermien den Vorteil, die kürzeren verdrängen zu können. "Die sexuelle Selektion begünstigt also längere Spermien", so Lüpold.

Außerdem haben größere Männchen den Vorteil, dass sie trotz des höheren Energieaufwands mehr der Riesenspermien produzieren können als kleine Artgenossen. Letztere haben nach wenigen Paarungen ihren Vorrat aufgebraucht. Die Fruchtfliegenweibchen bevorzugen daher die größeren Männchen, die dadurch ihre Gene für lange Spermien in der Population verbreiten können.

Das Verständnis der sexuellen Selektion müsse erweitert werden, schrieb die Uni Zürich. Spermien unterlägen letztlich ähnlichen Prozessen wie andere männliche Geschlechtsmerkmale im Tierreich, wie Hörner, um Konkurrenten abzuschrecken, oder ein buntes Federkleid, um Weibchen zu beeindrucken.