Geschlechtliche Fortpflanzung: Vor- und Nachteile, Fragen & Antworten

Sexuelle Vermehrung beim Menschen

Was versteht man unter geschlechtlicher Fortpflanzung?

Die geschlechtliche Fortpflanzung wird auch sexuelle Fortpflanzung genannt. Sie findet bei Eukaryoten, also Lebewesen mit echtem Zellkern, statt.

Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung verschmelzen Zellkerne miteinander, was ihre Chromosomenzahl verdoppelt. Anschließend teilt sich der Kern. Dabei werden die Chromosomen wieder halbiert und auf beide neu entstandenen Zellen aufgeteilt. Diesen Vorgang nennt man Meiose.

Für die geschlechtliche Fortpflanzung sind Geschlechtszellen, auch Gameten genannt, notwendig. Sie sorgen dafür, dass die Individuen einer Art, die sich geschlechtlich fortpflanzt, in männliche und weibliche aufteilen. Das ist nicht bei allen Lebewesen so, aber doch der Regelfall. Zudem gibt es Lebewesen mit Hermaphroditismus.

Schnecken pflanzen sich beispielsweise geschlechtlich fort, sind aber in der Lage, gleichzeitig Artgenossen zu befruchten und Eier zu legen. Bei der Paarung tauschen beide Tiere ihr Erbgut aus. Anschließend produzieren auch beide befruchtete Eier.

Warum gibt es geschlechtliche Fortpflanzung

Die geschlechtliche Fortpflanzung bezeichnet die Fortpflanzungsart, bei der es durch das Verschmelzen zweier Keimzellen zur Meiose kommt. Diese Fortpflanzungsart ist energieaufwändig, braucht eine gewisse Populationsdichte und birgt das Risiko für eine Art, auszusterben. Gleichzeitig ermöglicht sie der Art auch eine viel höhere genetische Variabilität und verhindert das Anreichern von negativen Mutationen, wodurch sie sich gerade bei komplexeren Lebewesen durchgesetzt hat.

Was passiert bei der geschlechtlichen Fortpflanzung

Der Akt der Zusammenkunft zwischen weiblicher und männlicher Keim- bzw. Geschlechtszelle wird im Tierreich als Begattung, beim Menschen als Geschlechtsverkehr und bei Pflanzen als Bestäubung bezeichnet. Auf den Sexualakt folgt die Verschmelzung der weiblichen Eizelle und der männlichen Samenzelle, was als Befruchtung bezeichnet wird.

Jede Eizelle oder Samenzelle besitzt einen einfachen Chromosomensatz. Man bezeichnet diese als haploid. Durch die Verschmelzung entsteht eine befruchtete Eizelle (Zygote) mit einem doppelten Chromosomensatz, in der beide Erbanlagen von Mutter und Vater neu kombiniert werden. Die Zygote wird deshalb als diploid (doppelkernig) bezeichnet. Aus der Zygote entsteht durch Mitose (Zellteilung) ein neues Lebewesen.

Da sich die Chromosomenzahl mit jeder Befruchtung immer wieder verdoppeln würde, setzt eine Reifeteilung (Meiose) ein – welche die Chromosomenzahl der Zygote wieder halbiert. Lebewesen mit einfachem Chromosomensatz in den Körperzellen werden als Haplonten bezeichnet. Dies sind einige Pilze oder Algen, aber auch einige tierische Einzeller gehören dazu.

Bei den Haplonten findet bereits in der Zygote die Reifeteilung (Meiose) statt, bei der aus dem doppelten Chromosomensatz ein einfacher wird. Bei der nächsten geschlechtlichen Fortpflanzung wären die Keimzellen wieder haploid und könnten zu einer diploiden Zygote verschmelzen.

Bei Diplonten, also Eukaryonten mit doppeltem Chromosomensatz in den Körperzellen, findet die Reifeteilung meistens in besonderen Geschlechtsorganen (z.B. Hoden, Eierstock) statt. Die Chromosomensätze der Keimzellen werden, während der Reifung, durch Meiose halbiert. Für die Fortpflanzung sind die Keimzellen somit haploid, obwohl die Körperzellen dieser Lebewesen immer noch diploid sind.

Welche Arten von Fortpflanzung gibt es?

Es gibt drei Arten der Fortpflanzung: ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung sowie Parthenogenese. Das Wort kommt aus dem Griechischen und setzt sich aus „Parthenos“, was „Jungfrau“ bedeutet, und „Genesis“ für „Entstehung“ zusammen.

Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung, auch als asexuelle Vermehrung bezeichnet, erstellt das Lebewesen eine genetische Kopie von sich selbst. Einzeller pflanzen sich beispielsweise so fort. Sie teilen sich, wobei zwei identische Zellen entstehen, sieht man von zufälligen Mutationen ab.

Die Parthenogenese ist auch als Jungfernzeugung bekannt. Dabei ist ein weibliches Lebewesen in der Lage, aus einer unbefruchteten Zelle einen Nachkommen zu erschaffen. Diese Nachkommen sind immer weiblich. Es gibt einige Eidechsen, die sich durch Parthenogenese fortpflanzen. Häufiger kommt diese Fortpflanzungsart bei Insekten vor.

Was ist geschlechtliche Vermehrung bei Pflanzen?

Für Pflanzen bedeutet geschlechtliche Fortpflanzung, dass sie Pollen und Griffel benötigen. Die Pollen sind die männlichen Zellen. Im Griffel werden weibliche Eizellen gebildet. Finden sich Pollen und Griffel unterschiedlicher Blüten zusammen, wird die Blüte des Griffels befruchtet.

Bei jeder Bestäubung muss der männlichen Pollen von einer Blüte auf die andere Blüte gelangen, dort in die Narbe eindringen und den Fruchtknoten passieren. Dort findet die Verschmelzung zwischen Eizelle und Pollen statt, was als Befruchtung bezeichnet wird. Bei der Tierbestäubung werden Insekten durch Nektar, Blütenfarbe oder Geruch angelockt. Der Pollen bleibt an den Beinen der Bestäuber hängen und wird so auf die nächste Blüte übertragen.

Wer pflanzt sich sexuell fort?

Die sexuelle Fortpflanzung ist unter höher entwickelten Tieren am verbreitetsten. Aber auch viele Pflanzen und Pilze vermehren sich auf diese Weise. Es gibt selbst unter Einzellern solche, die zur Fortpflanzung einen Partner brauchen.

Gibt es Lebewesen, die keine Gameten bilden, sich aber trotzdem geschlechtlich fortpflanzen?

Bei Pilzen erfolgt die Befruchtung auf andere Art. Sie lassen ihre Hyphen an den Spitzen verschmelzen. Einige Pilze bilden auch Gametangien. Das sind Geschlechtsorgane mit vielen Kernen, über die die Fortpflanzung stattfindet.

Warum entwickelte sich die sexuelle Fortpflanzung?

Das ist nicht abschließend geklärt. Man weiß, dass die asexuelle Fortpflanzung die ursprüngliche Fortpflanzungsart war. Möglicherweise wurde durch komplexer werdende Lebewesen die geschlechtliche Fortpflanzung nötig. Es kann auch sein, dass ihre Vorteile ihre Nachteile überwogen. Daher setzten nach und nach mehr Lebewesen auf diese Art der Fortpflanzung.

Vorteile der geschlechtlichen Fortpflanzung

Die geschlechtliche Fortpflanzung bedeutet für eine Art fünf Vorteile. Sie alle haben mit den biologischen Vorgängen, die während und nach der Befruchtung ablaufen, zu tun.

Nützliche Mutationen lassen sich verbinden

Die geschlechtliche Fortpflanzung führt zu ständig neuen Genkombinationen. Dabei entstehen immer wieder Mutationen. Handelt es sich um nützliche Mutationen, ist nur die geschlechtliche Fortpflanzung fähig, mehrere davon auf einem Individuum zu vereinen.

Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung kommt es zwar auch zu nützlichen Mutationen.

Es kann sich jedoch immer nur eine durchsetzen. Niemals werden davon mehrere in einem Individuum kombiniert, da auch die Individuen nicht miteinander kombiniert werden. Das Verdrängen dieser Mutationen nennt man auch „Clonal Interference“.

Die Mutationen führen möglicherweise zu einem genetischen Vorteil, sodass sich die Art gegenüber Rivalen durchsetzen kann.

Schnellere genetische Anpassung

Die vielen Kombinationsmöglichkeiten der Mutationen führen auch zu einer schnelleren Anpassungsrate. Werden genetische Veränderungen durch Selektionsdruck nötig, ist eine Art, die sich geschlechtlich fortpflanzt, höchstwahrscheinlich im Vorteil. Sie wird schneller angepasst und droht daher in solchen Situationen nicht, auszusterben.

Höhere genetische Variabilität

Während der Meiose werden die Chromosomen der Eltern zufällig aufgeteilt. Das bedeutet für den Nachkommen eine sehr hohe genetische Variabilität. Gerade bei negativen Mutationen, die jedoch rezessiv vererbt werden, ist das von Vorteil. Erhält er nur ein fehlerhaftes Allel, setzt sich die Mutation nicht durch. Die Wahrscheinlichkeit für gesunde Nachkommen steigt daher.

Höherer Widerstand gegen Krankheitserreger und Parasiten

Die ständigen Veränderungen, die durch die hohe genetische Variabilität und Anpassung möglich sind, führt zu einem Wettrüsten. Krankheitserreger und Parasiten sind auf diese Weise gezwungen, sich ebenfalls dauerhaft zu verändern. Tun sie das nicht, würde sich mit der Zeit eine Mutation durchsetzen, die einen Befall durch den Erreger unmöglich macht.

Geringe Wahrscheinlichkeit für Muller’s ratchet

Unter „Muller’s ratchet“ versteht man in der Evolutionsbiologie eine Art Sperrklinke. Diese verhindert in der Mechanik, dass sich ein Rad rückwärts dreht.

Übertragen auf die Evolutionsbiologie ist damit ein Vorgang gemeint, der Arten der asexuellen Fortpflanzung betrifft. In ihren Individuen reichern sich oftmals mit der Zeit negative Mutationen an. Eine Rückbildung ist unmöglich, so wie es unmöglich ist, das Rad rückwärtszudrehen.

Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung gibt es so gut wie keine Fälle einer „Muller’s ratchet“. Die Sperrklinke wird durch die variablen Kombinationsmöglichkeiten verhindert.

Nachteile der geschlechtlichen Fortpflanzung

Die geschlechtliche Fortpflanzung bringt fünf Nachteile mit sich. Ob sie sich für eine bestimmte Art eignet, ist von vielen Faktoren abhängig.

Energieaufwand

Gegenüber der asexuellen Fortpflanzung ist die sexuelle Fortpflanzung viel energieaufwändiger. Das bedeutet, dass die Individuen diesen Energieverlust wieder ausgleichen müssen. Schaffen sie das nicht, bedeutet das für sie, dass sie aus dem Genpool verschwinden.

Der Energieaufwand bezieht sich dabei auf die Produktion der Keimzellen und das Suchen eines Partners.

Hohe Populationsdichte nötig

Um sich geschlechtlich fortzupflanzen, muss eine Population ausreichend groß sein. Gleichzeitig darf sie sich dabei nicht auf einem zu weiten Gebiet verteilen. In dem Fall würden sich die Individuen nicht mehr finden, sodass es nicht zur Fortpflanzung kommen kann.

Gerade in Krisenzeiten ist es daher möglich, dass ein Tier keinen geeigneten Partner findet. Passiert das über längere Zeit, könnte die Population an diesem Ort ganz verschwinden.

Niedrigere Vermehrungsrate

Individuen, die sich geschlechtlich vermehren, bringen weniger Nachkommen zur Welt. Das hängt mit dem höheren Energieaufwand und der Notwendigkeit von ausreichend Artgenossen in der Umgebung zusammen. Die Parthenogenese ist deutlich effektiver. Das fand der Evolutionsbiologe John Maynard Smith heraus. Er beobachtete über vier Generationen ein Individuum, dass sich selbst befruchten konnte, und ein Paar, das sich geschlechtlich fortpflanzte. Am Ende dieser vier Generationen hatte das einzelne Weibchen viermal mehr Nachwuchs als das Paar.

Die Anzahl an Nachkommen kann in der Natur über den Fortbestand einer Art entscheiden. Aus diesem Grund sind viele Lebewesen in der Lage, zwischen Parthenogenese und geschlechtlicher Fortpflanzung mit einem Partner zu wechseln. Je nach Partnerangebot befruchten sich die Weibchen selbst oder warten auf einen männlichen Partner.

Trisomien

Trisomien entstehend während der Meiose. Sie sind also nur bei der geschlechtlichen (und bei der Parthenogenese) überhaupt möglich.

Eine Trisomie bedeutet für das betroffene Lebewesen diverse Nachteile. Sie führt zu körperlichen und geistigen Einschränkungen. Je nachdem, welches Chromosom betroffen ist, kann eine Trisomie auch tödlich sein.

Gefahr des Aussterbens

Wer zur Fortpflanzung einen Partner braucht, trägt ein größeres Risiko, auszusterben. Lebewesen, die sich asexuell oder durch Selbstbefruchtung vermehren, müssen nicht auf einen geeigneten Partner warten. Allerdings tragen sie durch die mögliche Anreicherung von negativen Mutationen ebenfalls ein Aussterberisiko.

Zusammenfassung

• Die geschlechtliche Fortpflanzung ist eine Fortpflanzungsart, die einen Partner notwendig macht und zur Meiose während der Zellteilung führt.
• Neben der geschlechtlichen Fortpflanzung gibt es noch die Parthenogenese, die ohne einen Partner auskommt.
• Die geschlechtliche Fortpflanzung bringt fünf Vorteile für die Arten mit.
• Entstehen nützliche Mutationen, können diese durch Rekombination auf einem einzigen Individuum gesammelt werden.
• Geschlechtliche Fortpflanzung erhöht die genetische Anpassung, weil die Gene auf viele unterschiedliche Weisen kombiniert werden kann, was bei Selektionsdruck einen Vorteil verschafft.
• Geschlechtliche Fortpflanzung führt zu einer genetischen Variabilität, wodurch rezessiv vererbte Gendefekte weniger wahrscheinlich ausbrechen.
• Weil sich Lebewesen, die sich geschlechtlich vermehren, stärker genetisch verändern, sind sie widerstandsfähiger gegen Krankheitserreger und Parasiten.
• Geschlechtliche Fortpflanzung verhindert, dass sich negative Mutationen sammeln und zum Aussterben einer Art führen (Muller’s ratchet).
• Die geschlechtliche Fortpflanzung hat fünf Nachteile.
• Der Energieaufwand ist gegenüber der asexuellen Fortpflanzung und der Parthenogenese höher.
• Geschlechtliche Fortpflanzung setzt eine gewisse Populationsdichte voraus.
• Geschlechtliche Fortpflanzung verringert die Anzahl an Nachkommen, was über den Fortbestand einer Art entscheiden kann.
• Geschlechtliche Fortpflanzung macht das Auftreten von Trisomien möglich.
• Arten, die sich nur geschlechtlich fortpflanzen, können durch einen Mangel an Partnern aussterben.

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