Warum stellen die Weibchen auf ungeschlechtliche Fortpflanzung um?

Ursachen und Folgen der Fortpflanzung ohne Männchen bei Braunalgen

Forscher des Max-Planck-Instituts für Biologie Tübingen und der Universität Kobe entdeckten Populationen von weiblichen Braunalgen, die sich aus unbefruchteten Gameten fortpflanzen und ohne Männchen gedeihen. Wie in Nature Ecology and Evolution veröffentlicht, nutzten sie "Amazonen"-Algen, um die phänotypischen und genetischen Folgen des Übergangs von sexueller zu ungeschlechtlicher Fortpflanzung zu beleuchten.

Die Forscher fanden im Meer vor der Küste Japans mehrere Populationen von Braunalgen, die überraschenderweise ausschließlich aus Weibchen bestanden. Diese Populationen entstanden vor etwa 1 bis 2 Millionen Jahren und wurden später aufgrund ihrer einzigartigen Fähigkeit, sich allein fortzupflanzen, als "Amazonen" bezeichnet. Das Team verglich Paare von sexuellen und Amazonen-Individuen, um zu verstehen, wie die Amazonenpopulationen entstanden sind und wie sie ohne Männchen gedeihen.

"Wir waren verblüfft", erklärte Dr. Masakazu Hoshino, der Erstautor der Studie. "Es ist eine einzigartige Gelegenheit, die molekularen Grundlagen des Übergangs von der sexuellen zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung zu verstehen und zu begreifen, wie die Weibchen Millionen von Jahren ohne Männchen leben können."

Das Weibchen setzt im Meerwasser Gameten frei, die durch Parthenogenese (vom griechischen Wort "Parthenos" für Jungfrau und "genesis" für Ursprung) zu erwachsenen Weibchen heranwachsen, die mit den Eltern identisch sind. Die Parthenogenese ist eine Form der ungeschlechtlichen Fortpflanzung, bei der sich aus einem unbefruchteten Ei ein neues Individuum entwickelt. Da weibliche Gameten die Parthenogenese durchlaufen können, männliche hingegen in der Regel nicht, ist es möglich, dass Veränderungen in der Umwelt, wie z. B. Schwankungen der Wassertemperatur, zu einer Zunahme der weiblich dominierten Population geführt haben.

Während des Prozesses der Asexualität machten die Amazonen auffällige Veränderungen durch, wie den Verlust eines frauenspezifischen Pheromons, das männliche Gameten anlockt. Die Tatsache, dass Amazonen "weniger weiblich" sind, deutet darauf hin, dass weibliche Merkmale kostspielig sind und daher schnell verloren gehen, wenn sie nicht benötigt werden: Warum ein Pheromon produzieren, wenn es keine Männchen mehr gibt? Eine ungeschlechtliche Existenz ist für die Amazonen vorteilhafter, wie die Entwicklung neuer Merkmale wie größerer Gameten zeigt, die mehr Ressourcen für die parthenogenetische Entwicklung bereitstellen.

Braunalgen, entfernte Verwandte von Tieren und Pflanzen, spielen in Küstengebieten eine zentrale Rolle und bilden die Lebensgrundlage, ähnlich wie die Bäume in einem Wald. Diese Studie zeigt, wie anpassungsfähig ihre Lebensweise ist, die es ihnen ermöglicht, in verschiedenen Umgebungen zu gedeihen.

Weitere Forschungsergebnisse über die Sexualität von Braunalgen finden Sie hier: https://www.bio.mpg.de/162864/coelho-lab