«Wozu braucht es Schwanzfedern?»

Die Fortpflanzung ist ein Markt der Spermienkonkurrenz, sagt der Schweizer Evolutionsbiologe Stefan Lüpold. Dabei entscheide das Weibchen, welches Männchen sich fortpflanze und welches auf der Strecke bleibe. Ein Gespräch über Evolution, Selektion und Sex.

Es ist die längste Reise der Welt, voller Umwege und dennoch gradlinig, voller Überraschungen, wenige Misserfolge, es ist die Reise des Lebens, und der Trip heisst Evolution. Und es ist die Geschichte, wie aus der Singularität einer Zelle tief unten im Dunkel der Ozeane vor gut drei Milliarden Jahren alles wurde, was einst war, heute ist und morgen sein wird. Der Sternenstaub, der zu Leben wurde, war ein fruchtbarer; voller spiel- und vermehrungsfreudiger Moleküle, an dessen Ende und Spitze, wie man zu Recht oder Unrecht sagt, der Mensch steht, ein Organismus bestehend aus hundert Billionen Zellen und zweifelhaftem Ruf.

Das Leben wiederum ist die Geschichte der Fortpflanzung. Es gibt kein Leben ohne Befruchtung. Fortpflanzung ist der Treibstoff des Lebens. Das ganze Getue all der Lebewesen dreht sich darum, es ist ein ewiger Kreislauf von Werden und Vergehen, von Zeugen und Gebären, im ganz Grossen wie im ganz Kleinen.

Da ist ein Ei, und da ist ein Spermium. Und da ist der Weg dazwischen, wie das Spermium zum Ei kommt. Weniger, wie das Ei zum Spermium kommt. Es sind die Weibchen, die die Männchen wählen, nicht umgekehrt. Und nicht jedes Männchen kommt zum Zug. Da draussen in der Welt der Fortpflanzung herrscht Wettbewerb, es ist ein Markt der Spermienkonkurrenz. Was also tun die Männchen, um die Gunst der Weibchen zu gewinnen und ihr Sperma zum Ziel zu bringen und all die andern, die dasselbe wollen, auszustechen?

Das sind Fragen, auf die der Evolutionsbiologe und Verhaltensökologe Stefan Lüpold von der Universität Zürich Antworten sucht. Unlängst hat er zusammen mit Kollegen aus Australien eine Studie darüber veröffentlicht, was Primaten alles tun, damit im Gerangel um die Fortpflanzung ihr Sperma das Rennen zum Ei gewinnt. In der Medienmitteilung hat sie den Titel: «Auffällige Affen haben kleine Hoden».

 

Herr Lüpold, was genau hat Ihre Studie ergeben, welchen Erkenntnisgewinn hat die Welt davon?

Dass sich bei gewissen Primatenarten in erster Linie nur diejenigen Männchen fortpflanzen, die über auffällige Merkmale verfügen und somit mehr in Ornamente investieren wie Mähne, Zähne, Farben und so weiter. Oder andere Arten, die keine Ornamente entwickeln, investieren vermehrt in die Hoden. Aber beides geht nicht; entweder Ornament oder Testikel.

War das nicht schon bekannt?

Es gab Vermutungen seit den 1970er Jahren, aber keine gesicherten, wissenschaftlichen Erkenntnisse für solche Zusammenhänge. Jetzt wissen wir, einfach ge-sagt: In einigen Arten haben jene mit den auffälligsten Merkmalen die meisten Nachkommen, und all die Nachkommen tragen dann das genetische Material für das Merkmal. Dasselbe gilt für die Hoden in anderen Arten. In beiden Fällen kann der entsprechende Selektionsvorteil zu einer Ausprägung der Merkmale führen.

Die Merkmale verselbständigen sich also?

Ja. Die grössten Merkmale haben den grössten Erfolg. Das wird über Generationen hinweg propagiert. Werden die Merkmale zu extrem, kann sich der Vorteil gelegentlich auch in einen Nachteil verkehren. Auffällige Farben können Räuber anziehen, oder ein Geweih kann so gross werden, dass es im Wald zwischen den Bäumen steckenbleibt. Diese Gene gehen verloren, und neue «beste», wenn Sie so wollen, Merkmale treten hervor.

Welche neuen Merkmale könnten dann entstehen, und wie entstehen sie?

Das kann reiner Zufall sein. Die Merkmale sind aber dort ausgeprägter, wo die Männchen um die Paarungsmöglichkeiten konkurrieren. In einem monogamen Paarungssystem hat statistisch gesehen fast jeder die Möglichkeit, eine Partnerin zu finden. Das Geschlechterverhältnis ist ja ungefähr ausgeglichen. Die Konkurrenz um die Partnerwahl entsteht, sobald ein Ungleichgewicht entsteht.

Bei einem Mangel an Weibchen?

Nein, wenn die fruchtbaren Weibchen limitiert und während einer gewissen Zeit für die Fortpflanzung nicht verfügbar sind. Der Mensch ist ein klassisches Beispiel: Frauen sind neun Monate schwanger, und die «Aufzucht» der Kinder dauert lange, während die Männer fortwährend fruchtbar bleiben. Ist die Anzahl fortpflanzungsfähiger Weibchen also limitiert, gibt es zwangsläufig Männchen, die keine Paarungsmöglichkeit finden. Es entsteht unter den Männchen eine Wettbewerbssituation, die wiederum die Selektion vorantreibt. Ohne diese Konkurrenz findet keine Selektion statt, weil am Ende jeder sein genetisches Material weitergeben kann. Sobald Konkurrenz entsteht, geben die Erfolgreichen ihre Gene weiter, und der Rest scheidet aus. Daher haben männliche Primaten besonders ausgeprägte Merkmale, um die Weibchen anzulocken.

Wann begann diese Evolution der auffälligen Merkmale?

Primaten etwa gibt es schon seit 60 Millionen Jahren. Dieser Prozess aber geht auf die Zeit zurück, als die Geschlechtertrennung begann. Am Anfang waren alle Zellen gleich. Irgendwann haben sie begonnen, sich asymmetrisch zu teilen. Wir wissen nicht, weshalb, woher dieser Impuls kam. In der Folge entstand ein Zellenungleichgewicht. Gewisse Zellen waren plötzlich grösser und konnten mehr Ressourcen speichern. Daneben gab es kleinere Zellen. Durch die sexuelle Befruchtung von zwei unterschiedlichen Zellensorten wurde genetisches Material ausgetauscht, und beide Zellen waren nötig, um ein neues Lebewesen entstehen zu lassen. Es bräuchte das ja alles nicht zum Überleben – für was braucht denn der Pfau seine grossen, bunten Schwanzfedern?

Das klingt nicht wirklich nach Sex.

Nein. Davon kann man erst ab der inneren Befruchtung, bei der Männchen bewusst Spermien an Weibchen übertragen, sprechen. Das war vielleicht vor 400 Millionen Jahren, aber genau datieren kann ich das nicht.

Ein Prozess, der die Dinge, wie wir sie heute sehen, auch nicht gerade vereinfachte.

Die Verhältnisse und die Dynamik änderten sich, ja. Die Männchen konnten die Spermien nicht mehr einfach ins Wasser ablegen und sagen: «That’s it, take it or leave it.» Die gezieltere Übertragung der Keimzellen erhöhte die Befruchtungswahrscheinlichkeit, so dass die Weibchen begannen, mehr Ressourcen in weniger Eier zu investieren oder gar ihre Nachkommen gleich in ihrem Körper entwickeln zu lassen. Dies verschob das Gleichgewicht im Fortpflanzungspotenzial zwischen den Geschlechtern. Das Weibchen war absorbiert und musste im Vergleich zum Männchen viel mehr investieren. Das wiederum förderte die Konkurrenz zwischen den Männchen und die Herausbildung von Geschlechtsmerkmalen.

Wie kam das Weibchen dazu, gewisse Merkmale als fortpflanzungswürdiger zu erachten?

Das Weibchen hat vielleicht ohne Begründung eine Präferenz gehabt und wohl gar nie etwas davon gewusst.

Dann stehen Frauen von heute also einfach so auf tätowierte Männer?

Wenn sie das tun, dann ja. Wie ein Merkmal bei den Männchen entsteht, spielt keine Rolle. Die Weibchen müssen nur darauf anspringen und es sexy finden, dann verbreitet es sich.

Das heisst, die Frau macht den Mann sozusagen?

Das ist nichts anderes als ein Mechanismus der Auswahl zwischen den Geschlechtern. Das Weibchen wählt zwischen den Männchen aus. Und die Ornamente verkörpern die Qualität der Männchen – oder deren Männlichkeit, wie man will.

Je schöner, schneller, stärker, desto besser?

Zum Beispiel. Die neue Erkenntnis ist aber, wie gesagt, dass die Arten, die mehr in die schönen Ornamente investieren, eben kleinere Hoden haben – ein trade-off zwischen Ornamenten und Hoden sozusagen. Bei Arten, die nicht monogam sind und bei denen Konkurrenz herrscht, sind die Merkmale stärker ausgeprägt. Das heisst, die Ornamente, die die Weibchen anlocken, sind vorteilhaft – auch die Hoden. Nicht jede Art kann alles haben. Jedes Lebewesen hat limitierte Energieressourcen zur Verfügung. Als wir angefangen haben, die Merkmale miteinander anzuschauen, hat sich das ergeben, dass diese Abwägung zwischen Ornament und Hoden Sinn macht. Entweder grosse Hoden oder ein auffälliges Ornament, beides ist schwierig.

Und was ist erfolgreicher: Hoden oder Ornament?

Das kommt auf das Paarungssystem an. Bei den Arten mit Alphamännchen, bei Dscheladas oder Pavianen etwa, sind die Merkmale, die das Männchen in die Höchstposition bringen, unter sehr starker Selektion. Denn wenn ein Männchen oben hockt, kann es den Zugang zu den Weibchen monopolisieren. Dazu braucht es aber keine grossen Hoden, weil die Spermienkonkurrenz eingeschränkt ist.

Was bedeutet Spermienkonkurrenz?

Spermien konkurrieren, wenn sich Weibchen während ihrer Fruchtbarkeit mit mehreren Männchen verpaaren, also polygam sind. Die Spermien konkurrieren dann um die Befruchtung der Eier.

Könnte man davon die Redensart der ewigen Untreue der Frau ableiten?

Da müssen wir aufpassen. Mehrfachverpaarungen, oder sexuelle Untreue, wenn Sie wollen, sind im Tierreich sehr verbreitet. Unzählige Arten haben sich durch genetische Vaterschaftsanalysen als polygam herausgestellt. Seitensprünge sind also in der Natur etwas Alltägliches. Wie gesagt, damit können verschiedene Vorteile, auch für die Weibchen, einhergehen. In gewissen Fällen kann es sogar sein, dass sich das Weibchen nicht auf ein bestimmtes männliches Merkmal für die Partnerwahl beschränkt, sondern die Spermienkonkurrenz über Erfolg und Versagen der Männchen entscheiden lässt.

Aber grosse Hoden sind per se kein Garant für mehr Sex?

Nein. Aber dadurch, dass das Männchen mit einem grossen Hoden mehr Spermien produzieren kann, steigt eben die Wahrscheinlichkeit der Befruchtung, wenn es innerhalb des Weibchens zur Spermienkonkurrenz kommt. Das sehen wir zum Bei-spiel bei den Schimpansen. Dort herrscht viel Geschlechtsverkehr. Weibchen und Männchen paaren sich dort fast beliebig.

Was für Ornamente haben eigentlich die männlichen Menschen?

Ein Ornament wäre zum Beispiel ein markanter, männlicher Kiefer oder der Bart.

Kann es sein, dass wir die fehlenden schönen, bunten Ornamente anderweitig ersetzen?

Letzten Endes kann hier alles, was einen Vorteil vermittelt, genannt werden: Status, Reichtum, Aussehen – alles, womit wir die Qualität und die Lebensbedingungen unserer Nachkommen verbessern können.

Dann sind die Machos von einst Geschichte und die Frauenversteher im Trend?

Es kommt darauf an. Auch das Balzverhalten bei einem Rendez-vous kann eine Rolle spielen. Es gibt starke Unterschiede bei der Partnerwahl. Wenn eine Frau einen Geschlechtspartner sucht und es ausschliesslich um Sex geht, dann können alle Männlichkeits- oder Macho-Merkmale attraktiv sein. Aber wenn es um die Vaterschaft geht oder darum, einen Lebenspartner zu finden, dann sind es eben andere Merkmale.

Also ist die Frau die treibende Kraft hinter dem Mann, und die Männchen tun nur, was den Weibchen gefallen könnte?

Es sind einfach die Weibchen, die wählen, und das treibt den Mann voran. Das Weibchen entscheidet, mit wem es sich paart. Die Männer spielen alles durch, was sie so draufhaben, und irgendetwas hängt dann bei den Weibchen an und wird zum erfolgreichen Merkmal.

Wir sprechen immer über den Mann. Aber es sind doch die Frauen, die sich auftakeln? Sie wissen schon, Schminke, Ausschnitt, mit dem Po wackeln und so weiter.

Bei beiden Geschlechtern gibt es eine Selektion für den Idealpartner. Der Mann sucht sich eine fruchtbare Partnerin. Und das ist natürlich der Sinn des Schminkens und der weiblichen Reize. Das strahlt Fruchtbarkeit aus, Fortpflanzungspotenzial und betont die Gesundheit.

Und die Frauen fördern mit ihren Reizen diesen Konkurrenzkampf, weil die Männer dann fortpflanzungswilliger werden?

In gewisser Weise. Auf der anderen Seite können sich die Merkmale für die sexuelle Selektion aber auch sehr schnell ändern. Vor ein paar hundert Jahren waren rundliche Frauen attraktiv, weil sie als gesund galten. Heute tendieren wir zum anderen Extrem.

Ebenfalls anders ist der Einfluss der sozialen Medien und Dating-Apps. Konkurrieren Männer heute weltweit miteinander?

Nur um die Partnerin, die sie sich konkret wünschen. Theoretisch hat es für jeden Mann irgendwo eine Frau da draussen. Der Radius der Partnersuche hat sich sicher vergrössert und die Partnersuche selbst sich vereinfacht, indem Partner bereits vor einem ersten Treffen gefiltert werden oder einem Profil vorgeschlagen werden können. Zum Glück haben nicht alle dieselben Präferenzen. Statistisch gesehen, sollte es aber für alle irgendjemanden geben, irgendwo. Die Frage ist einfach, wer passt zu wem. Bei Arten mit Alphatieren ist dies etwas anders. Manche Männchen werden da praktisch ganz vom Zugang zu Weibchen ausgeschlossen.

Es sei denn, sie kämpfen sich hoch.

Ja, aber gelingt ihnen das nicht, gehen sie leer aus. Und aus evolutionärer Sicht sind sie dann weg vom Fenster. Die Konkurrenz bei uns zielt also eher darauf ab, nicht irgendeine Partnerin zu bekommen, sondern die, die wir wollen, und die Frage der Fortpflanzung ist erst mal eine sekundäre.

Der Fortpflanzungsdruck spielt heute eine untergeordnete Rolle. «It’s all about sex»?

Ein gewisser Sexualtrieb war immer vorhanden. Und vermutlich hat die Lustkomponente das Ziel, die Fortpflanzung am Leben zu erhalten. Wer sich fortpflanzt, wird mit einem guten Gefühl belohnt während des Aktes.

Ist das Paarungsverhalten der Menschen ein Studienfeld von Ihnen?

Nein. Ich arbeite im Labor hauptsächlich mit Fruchtfliegen und studiere deren sexuelle Merkmale und die sexuelle Selektion – die Merkmale dafür, wie sexuelle Selektion funktioniert und wie es dazu kam.

Die Fruchtfliegen sind doch alle gleich.

Nein, die Länge der Spermien ist unterschiedlich. Die können bis zu zwanzig Mal so lang sein wie das Männchen selbst, das sie produziert.

Von welcher Länge sprechen wir?

Von bis zu sechs Zentimeter. Und die Fruchtfliege ist nur rund einen halben Zentimeter lang.

Wie geht das denn?

Die Spermien sind aufgewickelt, wie ein Wollknäuel. Wenn sie im weiblichen Geschlechtstrakt sind, dann entrollen sie sich. Das ist einmalig.

Also bei der Fruchtfliege gilt: Wer hat die längsten Spermien?

Genau. Faszinierend ist, dass sie sogar absolut gesehen die längsten Spermien überhaupt haben und nicht, wie man meinen könnte, Elefanten oder Wale.

Warum haben wir Männer nicht solche Riesenspermien?

Weil die Umstände, die geherrscht haben, als die Spermien entstanden, bei der Fruchtfliege anders waren als bei den Menschen. Das Merkmal «grosse Spermien» hat sich bei der Drosophila dann durchgesetzt.

Aber das können die Weibchen ja gar nicht goutieren, weil sie nicht wissen können, welche Fruchtfliege gerade ein Monsterspermium in sich trägt. Die lassen ja ran, was gerade rumfliegt, sozusagen.

Die männlichen Fruchtfliegen, die längere Spermien haben innerhalb einer Art, haben einen Fortpflanzungsvorteil. Das hat wieder mit der Spermienkonkurrenz zu tun.

Und was untersuchen Sie an diesen Riesenspermien?

Ob auch nichtgenetische Effekte an die nächste Generation übertragen werden können. Bei der Menschenmutter wissen wir das ja schon lange: Man soll nicht rauchen und nicht trinken während der Schwangerschaft. Was bei den Männern einen Einfluss hat, ist viel weniger bekannt. Man ist immer davon ausgegangen, dass die Männer einfach die Spermien übertragen und sich keine weiteren Gedanken machen müssen.

Eine durchaus angenehme Ausgangslage für den Mann . . .

Genau. Jetzt zeigt sich aber, dass es väterliche Einflüsse gibt, die nicht in den Genen selber enthalten sind. Das Spermium selber kann von aussen beeinflusst werden: Alkohol, Drogen, Depressionen und so weiter.

Seit wann verbringen Sie Ihr Leben auch mit der Fruchtfliege?

Ich habe 2010 in den USA damit angefangen. Vorher habe ich mit Vögeln gearbeitet, auch im Bereich der sexuellen Selektion.

Woher kommt Ihre Faszination für die Fortpflanzungsmechanismen?

Mich interessiert die Vielfalt im Tierreich. Und die hat zu einem Grossteil mit der sexuellen Selektion zu tun. Die grössten Unterschiede findet man eben in den auffälligen Merkmalen. Ich wollte verstehen, wie es dazu kommt, welches die evolutiven Prozesse sind und wie alles zusammenhängt. Durch eine Serie von Zufällen bin ich dann auf die Spermienkonkurrenz gestossen, die erst seit den siebziger Jahren bekannt ist.

Das klingt nach einer Wissenschaft noch in Kinderschuhen.

Sie ist sehr jung, ja. Charles Darwin hat die sexuelle Selektion erstmals 1871 propagiert, danach war lange Ruhe. Er hat aber damit das ganze Weltbild über den Haufen geworfen. Was er damals schon wusste, sich aber nicht zu formulieren traute, ist, dass die Einehe, die Monogamie, evolutiv nicht so verbreitet ist. Die Treue, von der wir immer ausgegangen sind, die gibt es so eigentlich nicht.

Dann ist die Einehe eine Erfindung des Menschen?

Nein, es gibt schon auch Tierarten, die treu sind. Aus männlicher Sicht ist die Einehe aber nicht immer von Vorteil. Ein Mann könnte seine Spermien sehr breit weitergeben. Das wäre aus evolutionsbiologischer Sicht besser für die Erhaltung einer Art. Aber wahrscheinlich hat man die Monogamie im Christentum so propagiert, weil es uns Vorteile brachte. Zudem ist die Einehe auch unabhängig von uns in anderen Kulturen entstanden.

Und wo geht die Reise mit der Spermienkonkurrenz hin?

Der Trend geht bei den Fruchtfliegen ganz klar in Richtung «Vorteil für längere Spermien». Die Spermien funktionieren auf sehr engem Raum, wie Schlangen in einer Röhre. Im Verhältnis zum weiblichen Geschlechtstrakt sind sie relativ gross. Zwar steigt bei einer grösseren Zahl von Spermien die Wahrscheinlichkeit, dass sie bis ans Ziel kommen. Aber irgendwann würden wir zu einem Punkt kommen, wo wir bei der Produktion in den Hoden an die Grenzen kommen. Hoden können nicht unendlich gross werden. Deshalb weniger Spermien, dafür längere.

Jede Art hat am Ende die Hoden und Spermien, die sie verdient.

Mehr das Gesamtbild ist entscheidend. Bisher hat man oft nur die Hodengrösse studiert. Aber alles im Lebewesen ist miteinander verbunden. Die Arten, die in die Hoden oder ein Ornament investieren, können Weibchen dominieren und reduzieren den Druck auf die Spermienkonkurrenz. Man will also gar nicht möglichst viele Spermien haben, sondern einfach genug, um die Eier zu befruchten. Es gibt auch gewisse Männchen, die haben sehr schnelle Spermien, und andere tendenziell langsame – das kommt auf die Investition des Körpers in die Fortpflanzung an. Fakt ist, dass die Spermienqualität beim Menschen eher sinkt.

Warum?

Das wird noch sehr schlecht verstanden. Das kann letzten Endes unser Lebensstil sein. Alles, was die Gesundheit beeinflusst, Umweltgifte oder was auch immer. Das ist ein Warnsignal, dass etwas nicht stimmt.

Das geht demnach weiter, als dass nur die Luftqualität schlecht ist oder ein Klimawandel vor sich geht?

Das sind vielleicht hundert Faktoren. Das kann ich nicht auf wenige Faktoren herunterbrechen. Das ist auch ein Zusammenspiel, und das macht es so kompliziert für die ganzen Forscher – auch für die Klimaforscher. Es gibt so viele Faktoren, die wir verstehen müssen. Und wenn wir irgendwo ein bisschen rütteln, kann das ganze Kartenhaus zusammenfallen. Das ist beunruhigend. Der Rückgang der Spermienqualität war in den letzten Jahrzehnten rasant, relativ über die gesamte Menschheit betrachtet. Was mich aber vor allem beunruhigt, ist, dass unsere Gesundheit in vielerlei Hinsicht zurückgeht.

Kommt daher unser gesteigertes Gesundheitsbewusstsein gerade rechtzeitig, all dieses Gejogge überall und die vegane Ernährung und die Sucht nach Bioprodukten?

Es ist ja nicht so, dass ich automatisch bessere Spermien habe, wenn ich Salat esse oder es mir leisten kann, mich vegan zu ernähren. Das kann ein paar Generationen hinterherhinken. Das ist alles viel, viel komplexer.

Letzte Frage: Haben Sie Kinder?

Im Moment nicht.

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Kommentare

Markus Spycher

25.04.2019|09:32 Uhr

Tröstlich zu wissen, dass die Uni Zürich nicht bestreitet, dass Eva den Apfel gereicht hat. Mich interessiert eine andere Frage: Wird ein Affe auffällig, weil er kleine Hoden hat, oder kann er sich kleine Hoden leisten, weil er auffällig ist? Ich tippe auf letzteres. Entscheidend für Evolution ist nicht der Ausbau der Geschlechtsorgane (die dienen nur der Erhaltung der Art), sondern Mutationen, die sich durchsetzen. Taufliegen, die sich sehr schnell vermehren, sind für die Forschung interessant, weil sich grosse Mengen in rascher Generationenfolge züchten lassen. Sonst irrelevant.

Josef Huber

25.04.2019|07:33 Uhr

Kurzzusammenfassung in Goethes Faust II, letzte Verse:"Alles Vergängliche ist nur ein Gleichnis;Das Unzulängliche, hier wird's Ereignis;Das Unbeschreibliche, hier ist's getan;Das Ewig-Weibliche zieht uns hinan."

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