Fortpflanzung: Stress macht Algen heiß
Es geht auch ohne Sex - zahllose Arten, die sich erfolgreich ungeschlechtlich vermehren, können nicht irren. Und dennoch: Einige von ihnen satteln gelegentlich auf sexuelle Vermehrung um. Machen sie das nur notgedrungen?
Ein richtiger Sexmuffel ist sie. Die meiste Zeit dümpelt die Kolonien bildende Grünalge Volvox carteri in ihrem Tümpel vor sich hin und sorgt auf eher unspektakuläre Weise für Nachwuchs: Ihre Zellen teilen sich ganz schlicht und bilden im Inneren der Mutterkolonie kleine Tochterkugeln. Doch steigt im Sommer die Wassertemperatur und droht der Tümpel auszutrocknen, gerät die Alge arg in Not und muss sich etwas einfallen lassen.
Sollte Sex tatsächlich eine Reaktion auf Stress sein? Dies nehmen zumindest Richard Michod von der Universität von Arizona und seine Kollegin Aurora Nedelcu von der Universität in New Brunswick an. Da die meisten Formen von Stress zu einer verstärkten Produktion aggressiver Sauerstoffradikale führen, vermuten sie, dass diese Verbindungen der Auslöser für den Schritt zur sexuellen Vermehrung sind. Die Arbeitsgruppe konnte auch bereits in ersten Versuchen eine Verbindung von Radikalen und geschlechtlicher Fortpflanzung nachweisen: Antioxidanzien, die Radikale unschädlich machen, verderben nämlich der Grünalge die Lust auf Sex. Jetzt gingen die Forscher einen Schritt weiter und verfolgten den gesamten Weg von Hitze-Stress über die Produktion von Radikalen bis zur Ausschüttung von Geschlechtshormonen von Anfang bis Ende.
Sie setzten Volvox-Kolonien für zwei Stunden in 42,5 Grad Celsius warmem Wasser unter Hitzestress – ein sicheres Mittel, die Alge auf sexuelle Vermehrung heiß zu machen. Mit Hilfe von Fluoreszenzfarbstoffen beobachteten die Forscher, dass Volvox bereits nach zehn Minuten im heißen Pool so getresst war, dass sie die doppelte Menge an freien Radikalen als üblich produzierte. Diese stimulierten, wie weitere Untersuchungen zeigten, die Produktion zweier Geschlechtshormone.
Damit ist den Wissenschaftlern zum ersten Mal der Nachweis gelungen, dass Stress auf dem Umweg über Radikale und die dadurch angestoßene Herstellung von Proteinen die sexuelle Vermehrung in Gang setzt. Durch diese könnte sich der Organismus dann weiterem zu erwartendem Stress entziehen. Ein weiterer Vorteil wäre, dass bereits entstandene stressbedingte DNA-Schäden im Zuge der Reduktionsteilung der Zygote bei deren Auskeimen behoben werden könnten.
Einen Ausweg findet sie in der sexuellen Vermehrung: Flugs bildet die Alge ein Geschlechtshormon; dieses veranlasst die Tochterkugeln, sich in männliche Kolonien mit Spermatozoiden oder weibliche mit Eiern weiter zu entwicklen. Die Keimzellen verschmelzen dann miteinander und bilden eine höchst widerstandsfähige Zygote. Diese überdauert die widrigen Zeiten in einem Ruhestadium – erst unter günstigen Umweltbedingungen keimt sie wieder aus. Dabei halbiert sie ihren doppelten Chromosomensatz wieder auf den einfachen Satz, und schon kann sie wieder auf den lästigen Aufwand der sexuellen Fortpflanzung verzichten und sich ganz einfach ungeschlechtlich vermehren.
Sollte Sex tatsächlich eine Reaktion auf Stress sein? Dies nehmen zumindest Richard Michod von der Universität von Arizona und seine Kollegin Aurora Nedelcu von der Universität in New Brunswick an. Da die meisten Formen von Stress zu einer verstärkten Produktion aggressiver Sauerstoffradikale führen, vermuten sie, dass diese Verbindungen der Auslöser für den Schritt zur sexuellen Vermehrung sind. Die Arbeitsgruppe konnte auch bereits in ersten Versuchen eine Verbindung von Radikalen und geschlechtlicher Fortpflanzung nachweisen: Antioxidanzien, die Radikale unschädlich machen, verderben nämlich der Grünalge die Lust auf Sex. Jetzt gingen die Forscher einen Schritt weiter und verfolgten den gesamten Weg von Hitze-Stress über die Produktion von Radikalen bis zur Ausschüttung von Geschlechtshormonen von Anfang bis Ende.
Sie setzten Volvox-Kolonien für zwei Stunden in 42,5 Grad Celsius warmem Wasser unter Hitzestress – ein sicheres Mittel, die Alge auf sexuelle Vermehrung heiß zu machen. Mit Hilfe von Fluoreszenzfarbstoffen beobachteten die Forscher, dass Volvox bereits nach zehn Minuten im heißen Pool so getresst war, dass sie die doppelte Menge an freien Radikalen als üblich produzierte. Diese stimulierten, wie weitere Untersuchungen zeigten, die Produktion zweier Geschlechtshormone.
Damit ist den Wissenschaftlern zum ersten Mal der Nachweis gelungen, dass Stress auf dem Umweg über Radikale und die dadurch angestoßene Herstellung von Proteinen die sexuelle Vermehrung in Gang setzt. Durch diese könnte sich der Organismus dann weiterem zu erwartendem Stress entziehen. Ein weiterer Vorteil wäre, dass bereits entstandene stressbedingte DNA-Schäden im Zuge der Reduktionsteilung der Zygote bei deren Auskeimen behoben werden könnten.
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