Fortpflanzung

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Fortpflanzung ist die Erzeugung neuer, eigenständiger Nachkommen eines Lebewesens. In der Regel (außer bei manchen Einzellern) ist sie mit einer Vermehrung der Anzahl der Exemplare verbunden. Man unterscheidet die geschlechtliche Fortpflanzung, bei der gewöhnlich zwei Geschlechter sich paaren, und die ungeschlechtliche Fortpflanzung, bei der keine Geschlechtsdifferenzierung erfolgt.

Forschungsgeschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die heute selbstverständliche Vorstellung, dass Lebewesen sich fortpflanzen, tauchte erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts auf: Bis dahin betrachtete man die Entstehung, die „Zeugung“ eines Lebewesens als einen Schöpfungsakt. Dabei unterschied man die „Samenzeugung“, wie sie beim Menschen und bei höheren Tieren vorliegt, von der Spontanzeugung, durch die niedere Tiere wie etwa Schlangen oder Fliegen aus fauliger und schlammiger Materie hervorzugehen schienen. In jedem Fall betrachtete man das Eingreifen des Schöpfers als notwendig.[1]

Im 17. Jahrhundert kam die Vorstellung auf, dass Menschen und höhere Tiere nicht jeweils neu gezeugt würden, sondern bereits vorgeformt (präformiert) seien und sich nur noch ent- oder „auswickeln“ müssten (Präformationslehre). Sie gewann große Überzeugungskraft durch die mikroskopischen Untersuchungen von Antoni van Leeuwenhoek und Anderen, die im Sperma von Menschen und Tieren „Samentierchen“ (Spermien) fanden und in diesen winzige „Menschlein“ zu sehen meinten. Parallel dazu wurde vor allem durch die Experimente Francesco Redis zum Hervorgehen von Fliegen aus faulendem Fleisch deutlich, dass auch solche niederen Tiere nicht spontan entstehen, sondern aus winzigen Eiern. Nun stellte man sich vor, dass alle Lebewesen bereits ineinander geschachtelt vorhanden seien und verlegte deren Erschaffung an einen Welt-Beginn. Die Entdeckung Charles Bonnets im Jahre 1740, dass weibliche Blattläuse sich auch ohne Männchen fortpflanzen können (Parthenogenese), galt als ein glänzender Beweis, wenngleich sie im Widerspruch zu der Annahme stand, dass die künftigen Generationen in den „Samentierchen“ eingeschachtelt seien.[2][3]

Dass Lebewesen Eigenschaften beider Eltern in sich vereinen können, war im Falle des Maultiers schon seit der Antike bekannt, und Joseph Gottlieb Kölreuter beschrieb 1761, dass dies auch bei Kreuzungen verschiedener Tabak-Arten auftritt. Bekannt war darüber hinaus, dass Missbildungen an Nachkommen sowohl vom Vater als auch von der Mutter weitergegeben werden können. Dies waren jedoch wenig beachtete Phänomene, die man im Rahmen der herrschenden Vorstellungen nicht erklären konnte.[4] Ebenso konnten die detaillierten Untersuchungen Caspar Friedrich Wolffs (1759) über die allmähliche Herausbildung von Kücken im Ei aus der anfangs ganz formlosen Dottermasse (Epigenese) die Zeitgenossen nicht überzeugen.[5]

Eine neue Denkrichtung regte Johann Friedrich Blumenbach an, indem er 1781 einen Bildungstrieb als „eine der ersten Ursachen von Generation, Nutrition und Reproduction“ postulierte. Dieses vitalistische Konzept bot eine Alternative zu den präformistischen Vorstellungen und umfasste auch den Begriff der Fortpflanzung (Reproduktion). Offen blieb zunächst noch die Frage, ob sich auch Menschen und Säugetiere wie andere Tiere aus Eiern oder, wie es etwa Albrecht von Haller postuliert hatte, aus gerinnender Menstruationsflüssigkeit entwickeln, bis Karl Ernst von Baer 1827 das menschliche Ei im Ovarialfollikel entdeckte.[6]

Den Vorgang der Befruchtung, also der Vereinigung von Eizelle und Spermium, beschrieb Oskar Hertwig 1876-1878 bei einem Seeigel: Er verwendete Osmiumtetroxid zur Fixierung der mikroskopischen Präparate und Borax-Karmin zur spezifischen Anfärbung der Zellkerne. So entdeckte er beim Vergleich aufeinanderfolgender Stadien, dass das Spermium mit dem Kopf in die Eizelle eintritt und seinen Kern freisetzt, woraufhin sich beide Kerne aufeinander zu bewegen und vereinigen. Die Kernteilung (Mitose), bei der die ebenfalls mit Karmin anfärbbaren Chromosomen erscheinen und gleichmäßig auf die beiden Tochterzellen verteilt werden, hatte bereits 1873 Friedrich Anton Schneider beschrieben.[7]

Eine Bedeutung oder Funktion konnte man diesen Vorgängen jedoch nicht zuschreiben. Zwar hatte Gregor Mendel die Ergebnisse seiner Kreuzungsversuche, bei denen er die später nach ihm benannten Vererbungsregeln herausgearbeitet hatte, schon 1866 veröffentlicht, aber er fand dafür zu seinen Lebzeiten kein Verständnis. Es dauerte bis ins Jahr 1900, dass Hugo de Vries, Carl Correns und Erich Tschermak, nachdem sie selbst – zeitgleich, aber unabhängig voneinander – entsprechende Ergebnisse erhalten hatten, auf diesen Vorarbeiter aufmerksam wurden. Inzwischen war auch das Verhalten der Chromosomen bei der Meiose besser bekannt, und 1902 wies Walter Sutton darauf hin, dass das paarweise Auftreten gleichgestalteter Chromosomen etwas mit den ebenfalls paarweise vorhandenen Merkmalen in den Arbeiten Mendels und seiner Wiederentdecker zu tun haben könnte, was schließlich Theodor Boveri 1904 explizit als Chromosomentheorie der Vererbung formulierte.[8]

Boveri, Correns und Andere nahmen jedoch an, dass der Zellkern bzw. die Chromosomen nur eine eher untergeordnete Funktion bei der Vererbung hätten und das Zytoplasma die Hauptrolle spiele. Dagegen erarbeiten Thomas Hunt Morgan und Hermann Joseph Muller Genkarten, auf denen eine bestimmte Anordnung von Genen auf einem Chromosom verzeichnet war, und formulierten in den 1920er Jahren die Theorie, dass die Gene grundsätzlich auf den Chromosomen lokalisiert seien und das Zytoplasma nur eine sekundäre Rolle spiele. Noch war allerdings keineswegs klar, welche Bestandteile der Chromosomen die materiellen Träger der Erbinformation sind. Man wusste (Richard Altmann 1889), dass die Chromosomen basische Proteine und „Nucleinsäure“ enthalten. Letztere schien als Erbmaterial kaum in Frage zu kommen, weil sie nur aus Zucker, Phosphat und fünf verschiedenen Nukleinbasen besteht, während bei den Proteinen eine immer größere Anzahl von Komponenten (Aminosäuren) entdeckt wurde. Erst 1953 wurde durch das Doppelhelix-Strukturmodell von James Watson und Francis Crick klar, dass die Desoxyribonukleinsäure (DNA) tatsächlich eine sehr komplexe Struktur hat.

Geschlechtliche Fortpflanzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zweigeschlechtliche Fortpflanzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zweigeschlechtliche Fortpflanzung wird meist sexuelle Fortpflanzung genannt (bisexuelle), hierbei entwickeln sich die Nachkommen aus haploiden Zellen der beiden Elternteile nach deren Verschmelzung (Gamie).

Sexuelle Fortpflanzung gibt es bei Tieren einschließlich des Menschen, aber auch bei Pflanzen, Pilzen und niederen Lebewesen. Bei dieser Fortpflanzung wird das genetische Material beider Eltern miteinander vermischt. Die sexuelle Fortpflanzung besitzt im Vergleich zur asexuellen Fortpflanzung eine höhere Rate der Anpassung.[9]

Viele Lebewesen, so auch der Mensch, besitzen in all ihren Körperzellen einen doppelten Chromosomensatz, das heißt, dass jedes Chromosom paarweise vorhanden ist, die Zellen sind also diploid. Beim Menschen mit seinen 46 Chromosomen (diploid) besteht der einfache Chromosomensatz (haploid) aus 22 verschiedenen Körperchromosomen (Autosomen) und einem der beiden Geschlechtschromosomen (Gonosomen), insgesamt also aus 23.

Um zu verhindern, dass es als Folge der geschlechtlichen Fortpflanzung zu einer weiteren Verdopplung der schon doppelten Chromosomensätze kommt (siehe auch Polyploidie), muss vor der Befruchtung sichergestellt werden, dass der Chromosomensatz zunächst halbiert wird, indem in den Eierstöcken und Hoden aus diploiden Zellen durch eine besondere Art von Teilungsvorgang haploide Zellen hervorgehen. Dieser Vorgang ist die Meiose (Reduktionsteilung). Dadurch haben die Eizelle und die Spermien jeweils nur einen einfachen Chromosomensatz, sind also haploid.

Diese haploiden Gameten (beim Menschen Eizelle und Spermium) verschmelzen miteinander und bilden dadurch die diploide Zygote. Diese kann sich nun durch normale Zellteilungen, Mitosen, zum Embryo entwickeln (Embryogenese). Dieser entwickelt sich durch eine unbegrenzte Zahl weiterer normaler Zellteilungen bis zum erwachsenen Tier oder Menschen.

Eingeschlechtliche Fortpflanzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine abgeleitete Sonderform, bei der aus unbefruchteten Eizellen Nachkommen hervorgehen, ist die eingeschlechtliche oder unisexuelle Fortpflanzung. Sie wird bei Tieren als Parthenogenese, bei Pflanzen als Apomixis bezeichnet.

Ungeschlechtliche Fortpflanzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Teilung eines Tonnentierchens

Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung entwickeln sich die Nachkommen nicht aus vormals haploiden Keimzellen, sondern durch Zellteilung oder Knospung. Bei der Zellteilung wird eine Elternzelle in zwei identische Tochterzellen aufgeteilt (z.B. bei Bakterien). Bei der Knospung schnürt eine Mutterzelle einen oder mehrere Sprösslinge ab. Die Sprösslinge erreichen erst nach einiger Zeit Aussehen und Größe der Mutterzelle. In einem zweistufigen Prozess können sich aus zerbrochenen Körperteilen einiger Tierarten komplette Individuen bilden (z.B. bei der Seesterngattung Linckia[10]).

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Reproduction – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Fortpflanzung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. François Jacob: Die Logik des Lebenden. Fischer, Frankfurt/Main 1972, S. 27f und 32f.
  2. François Jacob: Die Logik des Lebenden. Fischer, Frankfurt/Main 1972, S. 61-75.
  3. Ilse Jahn, Rolf Löther, Konrad Senglaub (Hrsg.): Geschichte der Biologie. Theorien, Methoden, Institutionen, Kurzbiographien. 2., durchgesehene Auflage. VEB Fischer, Jena 1985, S. 219f.
  4. Ilse Jahn, Rolf Löther, Konrad Senglaub (Hrsg.): Geschichte der Biologie. Theorien, Methoden, Institutionen, Kurzbiographien. 2., durchgesehene Auflage. VEB Fischer, Jena 1985, S. 232f.
  5. Ilse Jahn, Rolf Löther, Konrad Senglaub (Hrsg.): Geschichte der Biologie. Theorien, Methoden, Institutionen, Kurzbiographien. 2., durchgesehene Auflage. VEB Fischer, Jena 1985, S. 244f.
  6. Ilse Jahn (Hg.): Geschichte der Biologie, 3. Aufl., Nikol, Hamburg 1998, S. 336-338.
  7. Ilse Jahn (Hg.): Geschichte der Biologie, 3. Aufl., Nikol, Hamburg 1998, S. 347.
  8. Ilse Jahn, Rolf Löther, Konrad Senglaub (Hrsg.): Geschichte der Biologie. Theorien, Methoden, Institutionen, Kurzbiographien. 2., durchgesehene Auflage. VEB Fischer, Jena 1985, S. 463f.
  9. Michael J. McDonald, Daniel P. Rice, Michael M. Desai: Sex speeds adaptation by altering the dynamics of molecular evolution. In: Nature. 2016, doi:10.1038/nature17143.
  10. Charles Howard Edmondson: Autotomy and regeneration in Hawaiian Starfishes. Bernice P. Bishop Museum, abgerufen am 29. November 2016.