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evolution
Sex?
Nein, danke…
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Die erstaunliche Biologie der Milben
Dr. Michael Heethoff,
Abteilung für Evolutionsbiologie der Invertebraten, Universität Tübingen
Sex ist seit der Entstehung der Eukaryoten bei 99,9 % dieser
Organismen die vorherrschende Vermehrungsstrategie.
Nur warum? Warum leisten sich die meisten Arten Männchen,
die selbst keinen Nachwuchs hervorbringen können?
Warum befruchten sich nicht alle Weibchen selber oder klonen
sich? Gute Fragen!
Bislang leider ohne richtig zufriedenstellende
Antworten. Sex muss essentielle
Vorteile mit sich bringen, um gegen die
Eingeschlechtlichkeit (Parthenogenese)
Bestand zu haben. Diese Vorteile müssen
derart gravierend sein, dass parthenogenetische
Organismen langfristig nicht
existieren können. Manche tun es aber
doch! Solche „Skandale der Evolution“,
wie sie einst von dem Evolutionsbiologen
John Maynard Smith bezeichnet wurden,
stellen ideale Modellsysteme für diese
„Königin der Fragen in der Evolutionsbiologie“
(Graham Bell), dar. Man findet sie
im Tierreich bei manchen Rädertierchen
(Bdelloidea), einigen Muschelkrebsen
(Darwinulidae) und bei einer Reihe von
Hornmilben (Oribatida).
Hornmilben sind Spinnentiere (Chelicerata)
und fossile Funde deuten auf ein
hohes erdgeschichtliches Alter (380–420
Mio. Jahre) hin. Damit gehören sie zu den
frühesten tierischen Landgängern und
folgten recht unmittelbar den ersten Landpflanzen.
Mit heute 10.000 beschriebenen
Arten und Dichten von bis zu 500.000 Individuen/m²
in Waldböden stellen sie eine
ökologisch wichtige Gruppe im Zersetzersystem
dar. Obligate Parthenogenese
kommt bei etwa 10 % aller Oribatiden vor.
Viele dieser Linien sind sehr erfolgreich:
sie existieren zum Teil seit über 100 Mio.
Jahren und brachten vielfach neue „Arten“
hervor – ohne die Verwendung von Sex
oder Männchen [1–3]. Dennoch weiß man,
abgesehen von umfangreichen Studien
zur Ökologie, sehr wenig über die Biologie
und funktionellen Aspekte dieser
Tiere.
Klein und hart
Der experimentelle Zugang zum Innenleben
von Hornmilben gestaltet sich näm-
lich schwierig, denn die Tiere sind in der
Regel sehr klein (< 1 mm) und stark sklerotisiert.
Die Cuticula ist wenig durchlässig
für Fixative und Farbstoffe und die
Eihülle verschließt den Embryo nahezu
hermetisch gegenüber sämtlichen wässrigen
Lösungen. Die Anwendung standardisierter
histologischer Techniken an
kompletten Tieren oder Eiern ist somit
schwer möglich bzw. mit immensem experimentellen
Aufwand verbunden. Seit
1993 jedoch gibt es einen guten Modellorganismus
für parthenogenetische Hornmilben:
Archegozetes longisetosus ran [4;
Abb. 1]. Die aus Puerto Rico stammende
Labor-Kultur startete vor 15 Jahren mit
einem einzelnen Weibchen. Diese Linie
hat bis heute Bestand und wird weltweit
in einer Reihe von Instituten für biologische
Fragestellungen verwendet. Die
Vorteile dabei: A. longisetosus hat eine
kurze Generationsdauer, legt zahlreich Ei-
Abb. 1
Rasterelektronen-
mikroskopische Aufnahme
von Archegozetes longisetosus
100µm
er ab und ist nur mäßig sklerotisiert.
Somit können heute alle Labore mit einem
identischen Genotyp an Fragen der
Entwicklungsbiologie, Ökologie, Evolutionsbiologie,
Funktionsmorphologie und
Ökotoxikologie arbeiten. Besonders
die entwicklungsbiologischen Untersuchungen
könnten wertvollen Einblick in
den evolutiven Erfolg der parthenogenetischen
Hornmilben geben. Wie ist der
Reproduktionsapparat genau aufgebaut?
Welcher Mechanismus liegt der Parthenogenese
zugrunde? Durchlaufen die Keimzellen
eine Meiose? Findet Rekombination
statt? Welcher Furchungstyp liegt vor? Wie
funktioniert die Geschlechtsbestimmung?
Dem nun gähnenden Drosophila-Genetiker
sei gesagt: Diese ganz grundlegenden
Fragen sind tatsächlich noch relativ offen,
leider... Mehr noch, die vollständige innere
Anatomie von Hornmilben ist, bis auf
ganz wenige Ausnahmen, nur fragmenta-
■ 04/08