Wozu gibt es überhaupt zwei Geschlechter?
Höher organisierte Lebewesen vermehren sich meist zweigeschlechtlich. Das bedeutet zwar einen größeren Aufwand für die Fortpflanzung, dem steht aber offensichtlich ein noch höherer Nutzen gegenüber. Die ständige Neukombination der Erbinformationen bietet durch die höhere Variabilität eine bessere Chance der Anpassung an eine sich ändernde Umwelt.
Keine Regel ist jedoch ohne Ausnahme, vereinzelt kehren ursprünglich zweigeschlechtliche Arten zu einer eingeschlechtlichen Vermehrung zurück, z.B. der Löwenzahn. Weiterhin gibt es Lebewesen, die zwischen ein- und zweigeschlechtlicher Fortpflanzung wechseln können. Ein bekanntes Beispiel ist der Wasserfloh. Es gibt auch echte Zwitter wie die Weinbergschnecke. Bei Pflanzen findet man einhäusige und zweihäusige Arten sowie verschiedene Formen ungeschlechtlicher Vermehrung.
Wo und wie wird die Information gespeichert?
Heute ist allgemein bekannt, dass die DNA Träger der Erbinformation ist und sich im Zellkern befindet. Dieser enthält die Chromosomen, darauf sitzen die Gene, jedes Gen kodiert den Bauplan für ein Protein. Einzig und allein die Mitochondrien besitzen eigene DNA, mit dieser verbunden ist die spannende Geschichte der mitochondrialen Eva.
Außer den Genen enthalten die DNA-Stränge lange Abschnitte, die nach heutigem Wissensstand keine genetische Information tragen. Die an die Nachkommen weitergegebenen Änderungen durch Mutationen sind in diesen Teilen der DNA größer als in den informationstragenden Bereichen, da sie die Proteinsynthese nicht gefährden. Deshalb eignen sie sich bestens für den genetischen Fingerabdruck.
Wird das Geschlecht immer von den Chromosomen bestimmt?
Viele Tiere haben keine Geschlechtschromosomen, die Differenzierung verläuft bei ihnen anders. Das Geschlecht vieler Reptilienarten wird von der Temperatur bestimmt, bei der sich die Eier entwickeln. Das kann man bei der Zucht von Wasser-oder Landschildkröten nutzen, um mehr Weibchen als Männchen zu erhalten, diese vertragen sich später besser im Terrarium als die Männchen.
Ein weiterer möglicher Einflussfaktor ist das innerartliche Verhalten einer Gruppe von mehreren Tieren. Dominante Tiere können manchmal das Geschlecht wechseln. In solchen Fällen erfolgt die Geschlechtsumwandlung noch bei ausgewachsenen Tieren.
Tragen ausschließlich Männchen das unterscheidende Chromosom?
Bei Säugetieren haben die Männchen zwei verschiedene Geschlechtschromosomen (XY), die Weibchen zwei gleiche (XX). Deshalb legt der Samen des Männchens das Geschlecht der Nachkommen fest. Bei den Vögeln ist es genau umgekehrt, hier sind die Weibchen die Träger der beiden unterschiedlichen Geschlechtschromosomen W und Z. Der vermutlich kurioseste derzeit lebende Vogel ist ein Zebrafink, dessen rechte Körperhälfte männlich, die linke weiblich ist.
Gibt es immer nur zwei Geschlechtschromosomen?
Für die Fruchtfliege Drosophila melanogaster, das Lieblingstier der Genetiker und für Melandrium album, eine Mutante der weißen Lichtnelke, habe ich die folgende interessante Tabelle gefunden, in der die Auswirkungen der verschiedensten Kombinationen von Geschlechtschromosomen beschrieben sind. Auch beim Menschen kommen überzählige oder fehlende Geschlechtschromosomen vor, in Bezug auf die Gesamtpopulation im Promillebereich, d.h. es sind nicht gerade wenig Betroffene.
Wie ist das Genom des Menschen aufgebaut?
Wie allgemein bekannt sein dürfte, enthält das menschliche Genom 46 Chromosomen, davon 22 autosomale Pärchen (jeweils vom selben Typ) und zwei Geschlechtschromosomen, XX oder XY. Auf den Chromosomen findet man ca. 100.000 Gene. Die vollständige Sequenzierung wurde erst vor kurzem abgeschlossen.
Die doppelte Kodierung von Genen auf den Autosomen stellt auch einen Schutz vor Defekten dar, weil zum einen die Baupläne der Proteine noch einmal auf dem Geschwisterautosom vorhanden sind und es zum anderen Reparaturmechanismen mit einem „Datenabgleich” untereinander gibt. Dieser Mechanismus kann bei Frauen auch für die beiden X-Chromosomen genutzt werden. Männer haben nur ein X- und ein Y-Chromosom und sind deshalb von allen geschlechtsspezifischen und genetisch bedingten Krankheiten stärker betroffen als Frauen. Allerdings wirkt auch bei den Frauen ein interessanter Ausgleichsmechanismus, der eine Überdosierung von X-Proteinen verhindert.
Wann entstand das Y-Chromosom?
Das Y-Chromosom hat sich vor etwa 200-300 Millionen Jahren aus dem X-Chromosom entwickelt, darauf zielte auch die Überschrift dieses Beitrags „Wie Adam aus Evas Rippe entstand”. Ich habe versucht, ein paar Stammbäume zu finden, auf denen man ungefähr erkennen kann, welche unserer Vorfahren damals gelebt haben. Gefunden habe ich eine seriöse und eine lustige Grafik sowie einen gut dazu passenden Text. In dieselbe Zeit (vor 248 Millionen Jahren) fällt auch die größte Katastrophe in der Entwicklung des Lebens, das Massensterben am Ende des Perms. Derartige Einschnitte schufen freie ökologische Nischen und trieben die Evolution voran.
So richtig gut ging es den Säugetieren aber erst, als nach einer weiteren Katastrophe die Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren die Krone der Schöpfung an die Säugetiere weiterreichen mussten. Vielleicht könnte uns ja der Igel von der Übergabe berichten (er war verdammt nahe an den Dinosauriern dran), wenn wir ihn und seine Kinder nicht ständig mit unseren Autos überfahren würden.
Welche Funktion hat das Y-Chromosom?
Das vermutlich wichtigste Gen auf dem Y-Chromosom ist das SRY-Gen (SRY=Sex determining Region on Y). Wie es genau wirkt, war 2002 noch nicht vollkommen klar. Das vom SRY-Gen kodierte SRY-Protein wird in einer der ersten Schwangerschaftswochen aktiv (welche ist je nach Quelle verschieden, vierte bis siebente habe ich gelesen), wird nur für ein paar Stunden produziert und stellt im Fötus alle Weichen unwiderruflich auf „Mann”. Danach läuft das genetische Programm in zwei verschiedenen Richtungen automatisch weiter.
Kann man das Geschlecht bei der Befruchtung beeinflussen?
Nicht mit den Methoden, die ich hier in die drei Kategorien Stellungskampf im Schlafzimmer, Schöner leben mit Thermometer und Stoppuhr und Gymnastik mit Musik unterteilen möchte. Der Gewichtsunterschied zwischen X- und Y-Spermium beträgt 0.3%, das ist beim Wettschwimmen um den ersten Platz an der Eizelle statistisch irrelevant. Aber für den Bau einer Spermiensortiermaschine kann man den 3%igen Unterschied im DNA-Gehalt bereits benutzen.
Wie sieht das Y-Chromosom heute aus?
Vergleicht man die Größe von X- und Y-Chromosom, dann sieht man auf den ersten Blick einen gewaltigen Unterschied. Das Y-Chromosom hat zwei Drittel seiner Größe eingebüßt. Es ist nur noch Träger von 78 Genen. Im Vergleich dazu trägt das X-Chromosom 2000 Gene.
Das Hauptproblem des Y-Chromosoms besteht darin, dass es niemals in seinem Leben mit einem zweiten Y-Chromosom zusammentrifft. Im Gegenteil, es muss unter allen Umständen verhindert werden, dass männliche Gene auf andere Chromosomen überspringen. Welche Folgen das haben könnte, kann man sehr schön bei Sportlerinnen beobachten, die ihrer Leistung durch Hormongaben auf die Sprünge helfen wollen.
Die Größe des Y-Chromosoms wurde deshalb im Laufe der Zeit immer weiter reduziert, es enthält nur noch die für den männlichen Körper zusätzlich notwendigen Gene. Um einen Ausgleich zum fehlenden Genaustausch mit anderen Chromosomen zu schaffen, tauscht das Y-Chromosom Gene mit sich selbst in Form sogenannter Palindrome, spiegelbildlicher Kopien auf dem Y-Chromosom selbst.
Wie sind unsere Zukunftsaussichten?
In den Quellen im Internet findet man Schätzungen, wann das Y-Chromosom des Menschen endgültig verschwunden sein wird. Die Spanne reicht von 100.000 bis 100 Millionen Jahren. Allein dieses Verhältnis von 1:1000 zeigt bereits, dass hier die Basis seriöser Wissenschaft verlassen wurde. Die Doppelhelix der DNA ist seit 50 Jahren bekannt, der Abschluss der Sequenzierung der DNA und die Aufklärung der Gene im Y-Chromosom ist gerade erfolgt, aber auf dieser Datenbasis werden Prognosen für Ereignisse abgegeben, die in 100.000 Jahren, vielleicht aber auch erst 100 Millionen Jahre später stattfinden könnten.
Eines scheint mir aber ziemlich sicher zu sein: Unsere Spezies hat sich aus der natürlichen Evolution verabschiedet, der Mechanismus von Mutation und natürlicher Auslese greift bei uns nicht mehr. Zum einen erhält unser immer besseres Gesundheitssystem Menschen am Leben, die unter anderen Verhältnissen keine Chance hätten. Zum anderen schreitet die Entwicklung unserer künstlichen Umwelt so schnell voran, dass kein natürlicher Vorgang, der in Tausenden von Generationen rechnet, damit Schritt halten könnte.
Einen vergleichbaren Einfluss üben wir auch auf alle anderen Lebewesen unseres Planeten aus. Wenn man so will - für die übrige Natur sind wir die größte Naturkatastrophe aller Zeiten. Für mich steht damit völlig außer Frage, dass wir irgendwann, nicht heute und nicht morgen, aber gewiß nicht erst in 100.000 Jahren Hand an unser Erbgut und vermutlich auch an das vieler Lebewesen legen müssen, um die notwendigen Veränderungen vorzunehmen.
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