Wie Fische ihre Spermien auf Erfolg trimmen

Neues aus der Forschung

Meldung vom 23.05.2018

Buntbarsch-Männchen haben verschiedene Taktiken entwickelt, um sich bei der Befruchtung von Weibchen durchzusetzen. Sogar ihre Spermien sind der jeweiligen Taktik angepasst, wie Forschende des Instituts für Ökologie und Evolution der Universität Bern nun entdeckt haben.


180528-0136_medium.jpg
 
Männchen ejakuliert in das Schneckenhaus, in dem ein Weibchen Eier legt.
Michael Taborsky, Dolores Schütz,Olivier Goffinet, G. Sander van Doorn
Alternative male morphs solve sperm performance/longevity trade-off in opposite directions
Science Advances, 23. Mai 2018
DOI: 10.1126/sciadv.aap8563


Wenn es um die Fortpflanzung geht, ist die Konkurrenz im Tierreich gross: Paarungswillige Männchen buhlen mit auffälligen Farben, verlängerten Federn, beeindruckenden Stosszähnen oder aufwändigem Balzverhalten um die Gunst der Weibchen.

Wie ein Team um Michael Taborsky vom Institut für Ökologie und Evolution der Universität Bern nun anhand von Buntbarschen zeigen konnte, macht diese Konkurrenz unter den Männchen aber nicht bei den Äusserlichkeiten halt – sie betrifft auch die Spermien. Unterschiedliche Buntbarsch-Männchen greifen bei der Befruchtung der weiblichen Eizellen auf verschiedene Taktiken zurück. Je nachdem, welche Taktik ein Männchen verfolgt, sind auch dessen Spermien daran angepasst.

Zwergmännchen gegen Nestmännchen

«Bei Buntbarschen im Tanganjikasee, die in leeren Schneckenhäusern brüten, findet man eine ganz knifflige Aufteilung der Rollen von Männchen in der Befruchtung von Eiern», sagt Michael Taborsky. Bei diesen Fischen sammeln grosse «Nestmännchen» leere Schneckenhäuser, die sie den Weibchen als Bruthöhle zur Verfügung stellen.


 
Skizze: Männchen ejakuliert in ein Schneckenhaus, in dem ein Weibchen Eier legt und ein Zwergmännchen ebenfalls Spermien abgibt, um die Eier zu befruchten.

Winzigkleine Schmarotzermännchen machen sich diese Situation zu Nutze, um sich an dem im Schneckenhaus ablaichenden Weibchen vorbei zu schlängeln und damit in die Spitze des Schneckenhauses zu gelangen. Diese Zwergmännchen haben nur ein sechzigstel der Masse der grossen Nestbesitzer, können von diesen also leicht umgebracht und sogar gefressen werden, wenn sie nicht höllisch aufpassen.

Wenn die Spermien dieser beiden Männchentypen – Nestmännchen und Zwergmännchen – um die Befruchtung der Eier konkurrieren, die das Weibchen im Schneckenhaus ablegt, haben sie ganz unterschiedliche Bedingungen. Während das Nestmännchen seine Spermien nur in den Eingang des Schneckenhauses abgeben kann, da er viel zu gross ist, um in das Haus einzudringen, kann das Zwergmännchen die Eier von innerhalb des Schneckenhauses befruchten. Seine Spermien brauchen daher nur einen viel kürzeren Weg zurückzulegen, als die Spermien der Nestmännchen.

Unterschiedliche Spermien-Leistungen

Eine Untersuchung der Spermientypen und deren Leistungsfähigkeit in Taborsky‘s Arbeitsgruppe konnte nun zeigen, dass die Spermien dieser beiden Männchentypen ganz unterschiedliche Leistungen vollbringen. «Während die Keimzellen der Zwergmännchen am Anfang sehr schnell und zielgerichtet schwimmen, sind die Nestmännchen-Spermien im Vergleich dazu eher träge und weniger effizient im Verfolgen ihrer Schwimmrichtung», so Taborsky. Dies macht sich aber mit der Zeit bezahlt: während die schnellen Spermien der Zwergmännchen sehr bald ermüden und nach 2–3 Minuten schliesslich ganz absterben, leben die Nestmännchenspermien wesentlich länger – können also auch dann noch das Ei befruchten, wenn sie es nach dem langen Weg, den sie zurücklegen müssen, endlich erreichen.



In dieser Studie, die in «Science Advances» publiziert wurde, konnte demnach der Nachweis erbracht werden, dass polymorphe Männchentypen innerhalb einer Art Spermien hervorbringen können, die auf entgegengesetzte Leistungsmerkmale spezialisiert sind. Der springende Punkt ist dabei die unterschiedliche Bauart der Spermienzellen. Die Köpfe der Spermien sind bei den Nestmännchen grösser, womit sie über mehr Energiereserven verfügen - was aber auf Kosten der Effizienz in der Fortbewegung geht. Die entgegengesetzte Spezialisierung dieser Keimzellen lässt sich dabei sehr gut mit der besonderen Ökologie der Fortpflanzung dieser Tiere erklären. Die Losung für die Spermien heisst: schnell, aber auch schnell tot, oder ausdauernd, aber dafür weniger zielgerichtet. Nachdem die Spermien beider Männchentypen im Schneckenhaus unterschiedliche Strecken zurücklegen müssen, erreichen sie mit dieser Spezialisierung auf unterschiedliche Weise ihr Ziel.


News der letzten 2 Wochen


Meldung vom 17.01.2019 13:47

Mieser Fraß: Wie Mesozooplankton auf Blaualgenblüten reagiert

Warnemünder MeeresforscherInnen ist es mithilfe der Analyse von stabilen Stickstoff-Isotopen in Aminosäuren ...

Meldung vom 17.01.2019 13:41

Einblicke in das Wachstum einer tropischen Koralle

Kalkbildung in Korallen: Ein doppelter Blick und dreifache Messungen erlauben neue Einblicke in das Wachstum e ...

Meldung vom 17.01.2019 13:31

Plötzlich gealtert

Coralline Rotalgen gibt es seit 130 Millionen Jahren, also seit der Kreidezeit, dem Zeitalter der Dinosaurier. ...

Meldung vom 17.01.2019 13:19

Mehr Platz für Vögel und Schmetterlinge in der Landwirtschaft

Um den schwindenden Bestand von Vögeln und Schmetterlingen im Schweizer Kulturland wieder zu erhöhen, müsse ...

Meldung vom 17.01.2019 13:14

Ernst Haeckel als Erzieher

Biologiedidaktiker der Uni Jena geben Reprint der Dodel-Schrift „Ernst Haeckel als Erzieher“ mit heraus.

Meldung vom 17.01.2019 13:10

Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken d ...

Meldung vom 17.01.2019 13:04

Menschliche Darmflora durch Nanopartikel in der Nahrung beeinflussbar

Neue Studie der Universitätsmedizin Mainz über die (patho)biologischen Auswirkungen von Nanopartikeln auf da ...

Meldung vom 10.01.2019 19:47

Erster direkter Nachweis eines Wal jagt Wal - Szenarios in früheren Ozeanen

In einer im open-access Journal PLOS ONE publizierten Studie, liefern Manja Voss, Paläontologin am Museum fü ...

Meldung vom 10.01.2019 19:33

Zahnwechsel sorgt bei Elefanten für Jojo-Effekt

Das Gewicht von Zoo-Elefanten schwankt im Laufe ihres erwachsenen Lebens in einem Zyklus von etwa hundert Mona ...

Meldung vom 10.01.2019 19:24

Intensives Licht macht schläfrig

Insekten und Säugetiere besitzen spezielle Sensoren für unterschiedliche Lichtintensitäten. Diese nehmen ge ...

Meldung vom 10.01.2019 19:11

Alpenwanderung mit Folgen: Forscher verifizieren fast 70 Jahre alte genetische Hypothese

An einer Orchideen-Population in Südtirol belegen Forscher der Universitäten Hohenheim, Zürich und Wien die ...

Meldung vom 08.01.2019 17:54

Clevere Tiere upgraden ihr Genom

Puzzlestein in der Evolution der Tintenfische entschlüsselt - Kopffüßer wie Tintenfisch, Oktopus oder Nauti ...

Meldung vom 08.01.2019 17:45

Gekommen, um zu bleiben: Drachenwels aus Ostasien in der bayerischen Donau

Die bayerische Donau ist inzwischen Heimat für viele Fisch- und andere Tierarten, die ursprünglich nie dort ...

Meldung vom 08.01.2019 17:37

Entwicklung eines grösseren Gehirns

Ein Gen, das nur der Mensch besitzt und das in der Großhirnrinde aktiv ist, kann das Gehirn eines Frettchens ...

Meldung vom 07.01.2019 16:31

Bei Blaumeisen beeinflusst das Alter der Weibchen und die Legefolge die Qualität der Eier

Brütende Blaumeisen-Weibchen stimmen die Zusammensetzung ihrer Eier auf die Bedürfnisse der aus ihnen schlü ...

Meldung vom 07.01.2019 16:03

Phytolith- und Wassergehalt von Futterpflanzen beeinflussen Zahnschmelzabrieb von Wirbeltieren

Verschiedene Futterpflanzen reiben den Zahnschmelz von Wirbeltieren unterschiedlich stark ab, was unter andere ...



26.12.2018:
Baum der Schrecken
24.11.2018:
Wenn das Meer blüht
24.11.2018:
Durchsichtige Fliegen
15.11.2018:
Plastik im Fisch
03.10.2018:
Gestresste Pflanzen

13.08.2018:
Wie Vögel lernen
20.07.2018:
Magie im Reagenzglas

18.06.2018:
Primaten in Gefahr
28.05.2018:
Störche im Aufwind
07.05.2018:
Misteln atmen anders

27.03.2018:
Kenne Deinen Fisch!
01.09.2016:
Elefanten im Sinkflug
13.12.2015:
Leben ohne Altern
22.05.2014:
Lebensraum Käse
22.05.2014:
Domino im Urwald
04.04.2014:
Nationalpark Asinara
13.03.2014:
Trend-Hobby Imker
04.09.2013:
Harmloser Terrorvogel
07.02.2013:
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung