ResearchBlogging.orgVerglichen mit der Eizelle sind die Samenzellen beim Menschen und anderen Sugetieren winzig. Doch das ist nicht immer so, bei einigen Gliederfern sind die Samenzellen gigantisch grer als die Eizelle, manchmal sogar lnger als das ausgewachsene Tier. Die lngsten (mir bekannten) Spermien im Tierreich besitzt die Taufliegenart Drosophila bifurca, die bei einer Krperlnge von nur vier Millimetern sechs Zentimeter (!) lange Spermien bildet. Besonders hufig sind Riesenspermien allerdings bei Muschelkrebsen (wir erinnern uns, andere schalentragende Krebse, Seepocken, haben die lngsten Penisse). Ihre fadenartigen, gewundenen Spermien werden bis zu zehn mal so lang wie die Tiere selbst.


Ostracodenspermium.
Bild: Renate Matzke-Karasz
Doch wie kommt es zu diesem seltsamen Phnomen? Viele Muschelkrebse knnen sich durch Parthenogenese fortpflanzen, durch Jungfernzeugung ohne Sex. Deswegen kursierte lange Zeit die Vermutung, dass es sich bei den Riesenspermien gar nicht mehr um fortpflanzungsfhige Samenzellen handelt. Allerdings konnte nachgewiesen werden, dass selbst die grten Riesenspermien tatschlich Eizellen befruchten. Es handelt sich also nicht um eine evolutionre Kuriositt.

Das zeigt auch der krzlich in Science verffentlichte Nachweis an fossilen Muschelkrebsen, dass diese Tiere mindestens seit 100 Millionen Jahren Riesenspermien bilden. Die Herstellung so groer Samenzellen kostet viel Energie und bedeutet, dass insgesamt weniger Spermien gebildet werden, deswegen muss es gute Grnde fr diese Strategie geben.

Leider ist ber die Anatomie und Funktion der Genitalien dieser Tiere nur relativ wenig bekannt, deswegen gibt es noch keine schlssige Antwort auf die Frage, weshalb einige Arten Riesenspermien bilden. In diesem Artikel stellt Renate Matzke-Karasz von der LMU Mnchen fnf mgliche Erklrungen vor, von denen ich drei fr erwhnenswert halte.

Vaginalpropfen?
Die erste mgliche Erklrungen ist, dass die enorm groen Spermien das Weibchen nach der Befruchtung salopp gesagt untenrum einfach abdichten sollen, damit kein weiteres Mnnchen zum Zuge kommt. Derartige Mechanismen sind im Tierreich weit verbreitet. Bei Pavianen gerinnt das Sperma nach der Kopulation zu einem Stpsel, der den Samen nachfolgender Mnnchen fernhlt[1], und bei einigen Fliegenarten sind vorne am Penis so kleine Hrnchen, die den Sinn haben, genau so einen Stpsel wieder zu entfernen.


Bild: Wikipedia
Bei den Ostracoden liegt diese Erklrung zuerst einmal nahe, weil die Weibchen der betreffenden Arten die aufgenommenen Spermien durch einen langen, dnnen Kanal in ein Speichergef geleitet werden, wo sie warten, bis ein Ei reif ist.. Dieser Kanal knnte durch ein einzelnes Megaspermium effektiv blockiert werden. Bei nherer Betrachtung haut das aber nicht hin, weil vom Sammelbehlter keine Leitung zum Eierstock fhrt. Das heit, die Spermien mssen beim Muschelkrebs den gleichen Weg zurck und quasi auen herum gehen, um zur reifen Eizelle zu gelangen. Es wre wenig tiefsinnig, wenn dabei ein Spermium alle anderen innen einmauern wrde.

Wahrscheinlicher ist, dass die groen Spermien mit ihrer Masse zur Nhrstoffversorgung des Eies beitragen. Jedenfalls werden bei Ostracoden die Spermien im Ei komplett verdaut und machen ber ein Prozent der Masse der Eizelle aus. Diese Erklrung ist zwar fr andere Tiergruppen mit Riesenspermien widerlegt, weil dort das Spermium entweder nicht komplett ins Ei eindringt oder wieder ausgeschieden wird, man kann aber natrlich nicht ausschlieen, dass bei verschiedenen Tiergruppen unterschiedliche Mechanismen zur Entstehung dieses Merkmals beigetragen hat.

Die Dame sagt, wo's langgeht
Meine persnliche Lieblingshypothese ist allerdings eine andere, die ich vor einiger Zeit im Zusammenhang mit Entenpenissen und Immungenen bei Affen schon einmal angerissen habe. In Letzter Konsequenz entscheidet die Dame, wer die Eizelle befruchten darf, denn was nach der Paarung in ihrem Reproduktionstrakt vor sich geht, bestimmt sie allein. Bei Mausmakis funktioniert das ber die Immunantigene auf den Spermien, bei Enten ber die spezialisierte Form der Geschlechtsorgane selbst: In einer erstaunlichen Parallele zu Ostracodenspermien sind Entenpenisse spiralig gewunden, das Resultat von Koevolution von Penis und Vagina, ausfhrlich nachzulesen hier.

Die berlegung ist nun, dass die Riesenspermien der Ostraconden auf einem hnlichen Effekt basieren. Der Fachbegriff dafr ist "kryptische Auswahl": Die Frau macht den Zugang zur Fortpflanzung besonders kompliziert und aufwendig, so dass ein Mnnchen allein schon dadurch Fitness demonstriert, dass es diese Anforderungen erfllt. Bei den Muschelkrebsen ist das eben ein Vaginaltrakt, der nur von Spermien mit der zehnfachen Krperlnge bewltigt werden kann (ber die Entsprechung beim Menschen drft ihr gerne spekulieren).

Unglcklicherweise legen viele Details der Muschelkrebs-Sexualitt noch im Dunkeln, insbesondere was die Anatomie des Genitaltrakts und seine Funktion angeht. Deshalb mssen derartige Erklrungsanstze im Moment noch Spekulation bleiben, zumindest bis sich jemand findet, der den Tierchen mal ganz genau unter den Rock guckt.

(via Deep Sea News)
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[1] Angeblich ist der menschliche Penis auch optimal geformt, um eventuelles Konkurrenz-Sperma aus der Scheide zu entfernen.

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Matzke-Karasz, R. (2005). Giant spermatozoon coiled in small egg: Fertilization mechanisms and their implications for evolutionary studies on ostracoda (crustacea) Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, 304B (2), 129-149 DOI: 10.1002/jez.b.21031