Spektakuläre echte Jungfrauengeburten

Die Schlange Helma verwirrte und verblüffte ihre Pfleger.

Diese 6m lange Python hatte vier Jahre allein im Zoo von Louisville in den USA verbracht, ohne jemals ein Männchen ihrer Art getroffen zu haben. Aber irgendwie legte sie über 61 Eier und brachte sechs gesunde Babys zur Welt.

Vielleicht hatte sie es geschafft, sich viele Jahre zuvor heimlich mit einem Männchen zu paaren und sein Sperma die ganze Zeit zu speichern?

Genetische Tests enthüllten bald die Antwort.

Thelma war die erste Netzpython der Welt, von der man weiß, dass sie eine echte Jungfrauengeburt hatte.

Sie hatte Eizellen erzeugt, die alle genetischen Informationen enthielten, die für die Zeugung einer Tochter erforderlich waren; ohne die Notwendigkeit eines Vaters, seines Spermas oder seiner DNA. Sie hatte es geschafft, indem sie ihre Eizellen mit einem Nebenprodukt ihrer sich teilenden Zellen, einem sogenannten Polkörper, verschmolzen hatte. Dieses Objekt spielte die gleiche Rolle wie Spermien normalerweise, indem es die Eizelle dazu brachte, sich zu einem Embryo zu entwickeln. Jeder ihrer Nachkommen enthielt zwei Kopien der Hälfte ihrer Chromosomen. Sie waren Halbklone von Thelma.

Extreme Fortpflanzung?

Trotz der Besonderheit wissen wir heute, dass Thelma und ihre Töchter bei weitem nicht einzigartig sind.

Wissenschaftler entdecken, dass Jungfrauengeburten bei vielen verschiedenen Arten vorkommen; bei Amphibien, Reptilien, Knorpel- und Knochenfischen und Vögeln, und es geschieht aus Gründen, die wir nicht ganz verstehen.

Anfänglich dachte man, dass eine Jungfrauengeburt, auch bekannt als Parthenogenese, durch extreme Situationen ausgelöst wird; sie wurde nur bei Tieren in Gefangenschaft dokumentiert, vielleicht durch den Stress oder die Isolation. Eine Möglichkeit, die Blutlinie fortzusetzen, wenn alle anderen Optionen weg waren, wenn es keine andere Wahl gab.

Nicht unbedingt. Es scheint, dass einige jungfräuliche Weibchen sogar in Anwesenheit von Männchen Nachkommen produzieren.

Was mehr ist, sie tun dies in der freien Wildbahn, und das vielleicht schon seit Hunderten von Millionen Jahren. Das mag Vorteile mit sich bringen, erst recht in einer modernen Welt, in der die Populationen vieler Arten rapide schrumpfen, aber es wirft grundlegende Fragen über die Bedeutung des Geschlechts auf.

Und andere Ungewissheiten bleiben. Warum können unter den Wirbeltieren Fische, Reptilien und Vögel jungfräuliche Geburten haben, aber Säugetiere, einschließlich des Menschen, anscheinend nicht? Selbst hier sind die Dinge nicht eindeutig…

Jungfräuliche Truthähne

Das vielleicht am besten verstandene „jungfräuliche“ Wirbeltier ist der gewöhnliche domestizierte Truthahn. In den 1800er Jahren begannen Berichte über Jungfrauengeburten bei Hühnern aufzutauchen. Dann begannen Forscher, ähnliche Vorgänge bei Truthühnern zu untersuchen und fanden heraus, dass diese großen Hühner unbefruchtete Eier legen konnten, die lebende Jungtiere hervorbrachten.

Die Truthahnbabys waren jedoch immer männlich, was man auf eine Eigenart der Vogelgenetik zurückführte, bei der männliche Geschlechtschromosomen dominant sind. Schon bald wurde ein parthenogenetischer Stamm des Hausputens entwickelt, bei dem die meisten Männchen normal aussahen und sich erfolgreich fortpflanzten.

Die Truthähne wurden nur als Kuriosität betrachtet; eine künstliche Schöpfung, die unter künstlichen Bedingungen gehalten wurde.

Aber dann, in den letzten 15 Jahren, kamen Berichte über eine Reihe von seltsamen und wunderbaren Jungfrauengeburten bei Fischen, Schlangen und Eidechsen in Gefangenschaft.

Es scheint etwas zu sein, was eine Vielzahl von Haien tun kann

Am 14. Dezember 2001 zum Beispiel brachte eines von drei in Gefangenschaft lebenden erwachsenen Haifischweibchen ein gesundes Jungtier zur Welt. Jede der angehenden Mütter war als unreife Fische aus den wilden Gewässern der Florida Keys, USA, gefangen worden.

Keiner von ihnen hatte einen männlichen Hai getroffen, und alle waren Jungfrauen.

Jedoch hatte einer von ihnen offensichtlich ein Kind geboren, berichtet ein Team um Demian Chapman von der Stony Brook University im US-Bundesstaat New York.

Spätere genetische Tests bestätigten, dass keine Männchen beteiligt waren, und seitdem wurde das Gleiche bei vier anderen Haiarten entdeckt. „Es scheint etwas zu sein, was eine Vielzahl von Haien tun kann“, sagte Chapman gegenüber BBC Earth.

Riesenechsen

Im Jahr 2006 berichteten Wissenschaftler, dass zwei verschiedene Komodowarane, die größte Eidechsenart der Welt, ebenfalls Jungfrauengeburten hatten. Beide wurden in Gefangenschaft gehalten, einer im Chester Zoo und einer im London Zoo in Großbritannien.

Zu dieser Zeit spekulierten die Forscher, dass die Riesenechse in der Lage ist, zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung umzuschalten und im Wesentlichen Wege zu finden, sich unter extremen Umständen selbst zu klonen, wenn keine Männchen in der Nähe sind.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler dann auch verschiedene Schlangenarten, darunter Boas und Pythons wie Thelma, dokumentiert, die in Abwesenheit von Männchen gebären.

Die Frage ist, warum sollten sie sich die Mühe machen?

Ein Leben ohne Männchen

Eine mögliche Antwort könnte bei einem wilden Gegenstück liegen, der Peitschenschwanzechse. Tatsächlich gibt es zahlreiche Arten von Peitschenschwanz-Eidechsen, von denen viele speziell gezüchtet wurden, als Ergebnis der Kreuzung von zwei Arten, um eine dritte zu bilden.

Diese einzigartigen Hybridarten sind alle weiblich; die Männchen wurden komplett aus dem Fortpflanzungsprozess herausgenommen. Jedes Weibchen pflanzt sich ungeschlechtlich fort, wodurch neue Generationen von Weibchen entstehen, und so weiter.

Die Schaffung eines solch exklusiven Clubs hat evolutionäre Vorteile: Sollte eine dieser Echsen gestrandet sein, könnte sie sich weiterhin fortpflanzen. Andere Peitschenschwänze, die auf Männchen angewiesen sind, würden ihren Stammbaum aussterben sehen. Dies ist eine besondere Art der Parthenogenese, die nur in Abwesenheit von Männchen auftritt, und dies könnte der Auslöser für diese Eidechsen gewesen sein. Weibliche Peitschenschwänze, die auf Inseln gestrandet sind, könnten ihre Biologie irgendwie umgestellt haben, um sich allein fortzupflanzen.

Thelma die Schlange hatte vermutlich aus ähnlichen Gründen eine Jungfrauengeburt; ohne Männchen in der Nähe hatte sie keine andere Wahl, als es allein zu tun. Und da sie gut gefüttert und in einem großen Gehege bei optimaler Temperatur untergebracht war, hatte sie die optimalen Bedingungen, um den biologischen Sprung in die Solo-Elternschaft zu schaffen, sagt Bill McMahon, ein Wissenschaftler, der ihr bei der Pflege half.

Vielleicht galt das auch für die Haie, Komodowarane und Schlangen?

Es ist erstaunlich, dass wir all diese Arbeit über Fortpflanzungsbiologie machen und immer noch etwas Neues über die Fortpflanzungsmodi der Tiere um uns herum lernen

Es gibt ein Problem mit dieser Idee. Im Allgemeinen geht man davon aus, dass die asexuelle Fortpflanzung mit Kosten verbunden ist. Im Grunde ist sie die ultimative Form der Inzucht – es gibt keine Möglichkeit, genetische Vielfalt zu schaffen. So lassen Tiere, die sich selbst klonen, ihre Linien anfällig für Krankheiten und andere Bedrohungen, denen sie nicht die genetische Vielfalt entgegensetzen können.

Aus diesem Grund empfahlen Wissenschaftler nach der Jungfrauengeburt der Komodowarane, die vom Aussterben bedrohte Art nicht in Isolation zu halten. Sie befürchteten, dass die genetische Vielfalt der Art abnehmen könnte, wenn sie anfängt, sich selbst zu klonen.

Aber in Extremfällen, wenn es keine Männchen gibt, mit denen man sich paaren kann, macht es durchaus Sinn.

Wilde Jungfrauen

Dann kam ein weiterer Schock: Wilde Wirbeltiere, wie auch in Gefangenschaft lebende, sind zu Jungfrauengeburten fähig.

Im Jahr 2012 entdeckten Wissenschaftler, dass eine andere Schlangenart, die Grubenotter, in freier Wildbahn häufig Jungfrauengeburten hat.

Warren Booth von der University of Tulsa und Kollegen fingen 59 Würfe von zwei Arten von Grubenottern ein und analysierten deren „DNA-Fingerabdruck“, eine Art Vaterschaftstest. Er fand heraus, dass zwei Würfe durch Jungfrauengeburten zustande gekommen waren, durch einen Prozess, der fakultative Parthenogenese genannt wird.

Der Stress der Gefangenschaft ist also möglicherweise nicht der Auslöser für diese extreme Art der Fortpflanzung. Außerdem gibt es in freier Wildbahn viele männliche Grubenschlangen. Die Weibchen haben also keine Jungfrauengeburten, nur weil sie keine andere Wahl haben.

„Wir nannten die fakultative Parthenogenese früher eine evolutionäre Neuheit, aber sie ist nicht so neu, wie die Leute denken“, sagte Booth gegenüber BBC Earth.

„Ich habe eine Kiste mit Hautschuppen von Schlangen, die vor Beispielen nur so überquillt.“

„Es ist erstaunlich, dass wir all diese Arbeit über Fortpflanzungsbiologie machen und wir lernen immer noch etwas Neues über die Fortpflanzungsmodi der Tiere um uns herum“, sagt er.

Urzeitliche Fortpflanzung

Booth vermutet, dass Jungfrauengeburten tatsächlich eine uralte Art der Fortpflanzung bei Wirbeltieren sein könnten.

Die Arten, die das am besten können, die Boas und Pythons unter den Schlangen zum Beispiel, sind auch einige der ältesten. Jüngere Arten, wie Kobras, sind weniger erfolgreich und produzieren nur ein oder zwei Babys durch eine Jungfrauengeburt, die dann oft sterben.

Vielleicht gab es zu der Zeit, als diese alten Schlangen lebten, vor Millionen von Jahren, entweder so wenige oder es war so schwer, einen Sexualpartner zu finden, dass sie sich nicht die Mühe machten und sich stattdessen klonten. Der Fossilbericht kann uns das nicht sagen.

Es dürfte auch extrem schwierig sein, herauszufinden, wie viele wilde Arten sich tatsächlich auf diese Weise fortpflanzen. Es wäre fast unmöglich zu wissen, ob wilde Fische Jungfrauengeburten gehabt haben oder nicht. Der einzige Weg, es zu beweisen, wäre, DNA von einem weiblichen Hai und ihren Babys zu ernten, um deren Abstammung zu bestimmen. So viele Arten sind vom Aussterben bedroht, dass dieser Ansatz ethisch nicht vertretbar wäre, sagt Booth.

Das Rätsel bleibt also bestehen: Warum sich alleine fortpflanzen, wenn die ungeschlechtliche Fortpflanzung so viele Nachteile hat. Besonders in der freien Wildbahn, wo Männchen reichlich vorhanden sind? Und selbst wenn Jungfrauengeburten ein uraltes, evolutionäres Überbleibsel sind, warum tun sie es dann immer noch in der modernen Zeit?

Gesunde Babys

Eine Antwort könnte tatsächlich in diesen Fragen liegen.

Wenn ungeschlechtliche Fortpflanzung nachteilig wäre, dann hätte sie nicht so lange überlebt, betont James Hanken, ein Evolutionsbiologe an der Harvard University, Massachusetts, USA. Genetische Vielfalt ist zwar wichtig, aber sie kann nicht das A und O sein. Das zeigen auch die „Wunder“-Babys, die parthenogenetischen Nachkommen, selbst.

Haibabys, die von jungfräulichen Müttern geboren werden, sind genetisch weniger vielfältig als solche, die von zwei Eltern geboren werden. Aber sie scheinen genauso gesund zu sein, da sie „von allen schädlichen rezessiven Genen gereinigt wurden“, sagt Chapman.

Weibchen könnten sich auch entscheiden, sich allein fortzupflanzen, weil der Akt der sexuellen Fortpflanzung kostspielig sein kann, so einer von Booths engen Mitarbeitern, Gordon Schuett von der Georgia State University in den USA, der erste Wissenschaftler, der die fakultative Parthenogenese bei Schlangen dokumentierte. Die Weibchen müssen sich damit abfinden, dass die Männchen um sie konkurrieren und kämpfen, und es kann schwierig sein, den idealen männlichen Partner zu finden.

Es ist faszinierend, dass die Natur einen Weg entwickelt hat, dies zu ermöglichen

Eine andere Idee ist, dass etwas anderes als die Evolution am Werk ist. Vielleicht werden Jungfrauengeburten durch einen äußeren Faktor ausgelöst; ein Hormon oder ein hormonelles Ungleichgewicht? Oder sogar ein Krankheitserreger, wie ein Virus oder ein Parasit. Es gibt zum Beispiel eine Wespenart, die sich ungeschlechtlich zu vermehren beginnt, wenn sie mit einem bestimmten Bakterium infiziert ist.

Booth vermutet dies. „Was wir finden, ist, dass sie bei Vögeln, Schlangen und Haien das Gleiche tun. Es scheint, dass sie sich unabhängig voneinander entwickelt haben und daher etwas anderes dahintersteckt.“

Schuett ist sich weniger sicher und findet es schwierig zu akzeptieren, dass eine einzige Ursache das gleiche Ergebnis bei so vielen verschiedenen Arten auslösen könnte. Aber Booth ist eifrig am Forschen und testet die Genetik der verschiedenen Gewebeproben von Komodowaranen, Boas, Pythons und vielen anderen, die er in seinem Labor aufbewahrt. Er wird nach einer verräterischen genetischen Signatur suchen, die das Vorhandensein eines gemeinsamen Virus oder eines anderen Stimulus verrät.

Wenn kein solcher Auslöser gefunden wird, könnte es sein, dass die Fähigkeit, Jungfrauengeburten zu haben, in den Arten als eine Art Reservemechanismus beibehalten wird, der zum Einsatz kommt, wenn eine sexuelle Fortpflanzung zu unwahrscheinlich oder zu kostspielig ist.

Einer der großen Nachteile der sexuellen Fortpflanzung ist, dass sich zwei Individuen zur gleichen Zeit am gleichen Ort aufhalten müssen

Wenn das stimmt, könnten wir mehr davon sehen, da die Populationen vieler wilder Arten schrumpfen, so Peter Baumann vom University of Kansas Medical Center in den USA.

Wissenschaftler warten bereits darauf herauszufinden, ob die Anakonda, die schwerste Schlangenart der Welt, sich in die Liste der Wirbeltiere einreiht, die zu Jungfrauengeburten fähig sind.

„Es ist faszinierend, dass die Natur einen Weg entwickelt hat, dies zu ermöglichen. Aus Sicht der Anpassung verbessert es die Fähigkeit einer Spezies, langfristig zu überleben, wenn sie diesen Ausweichweg nutzen kann.“

„Einer der großen Nachteile der sexuellen Fortpflanzung ist, dass sich zwei Individuen zur gleichen Zeit am gleichen Ort aufhalten müssen, was bei geringer Populationsdichte zum Problem wird“, sagt Bauman.

Aus evolutionärer Sicht bleibt die sexuelle Fortpflanzung zum jetzigen Zeitpunkt die dominantere und erfolgreichere Methode, aber er fügt hinzu, dass „beide Mechanismen klare Vorteile haben“.

Und Säugetiere?

Ein letztes Rätsel bleibt jedoch. Wenn die Parthenogenese weiter verbreitet ist, als Wissenschaftler zunächst dachten, warum können Säugetiere das nicht, einschließlich der Primaten, der Gruppe, zu der auch der Mensch gehört?

Vielleicht können sie es.

Es gibt kein bekanntes Beispiel für eine natürliche Jungfrauengeburt bei einem Säugetier, weder in Gefangenschaft noch in freier Wildbahn.

Aber in den 1930er Jahren begann ein Wissenschaftler namens Gregory Pincus an der Harvard University, Massachusetts, USA, die Fortpflanzungssysteme von Säugetieren zu untersuchen. Seine Arbeit führte später dazu, dass er die menschliche Antibabypille miterfand.

Zu dieser Zeit behauptete er, die Parthenogenese bei Kaninchen ausgelöst zu haben, ein Kunststück, das andere Wissenschaftler nicht wiederholen konnten.

Jahrzehnte später, im Jahr 2004, berichteten Wissenschaftler, dass sie eine Maus gentechnisch so verändert hatten, dass sie jungfräulich geboren hatte. Die Nachkommen überlebten nicht nur, sie waren auch in der Lage, eigene Nachkommen zu zeugen.

Forscher sagen heute, dass es für ein jungfräuliches Säugetier aufgrund einiger grundlegender Aspekte seiner Biologie höchst unwahrscheinlich, vielleicht sogar unmöglich ist, auf natürlichem Wege lebensfähige Nachkommen zu produzieren.

Aber vielleicht wird uns eines Tages, irgendwo, irgendwie, ein Säugetier überraschen.

Genauso wie Thelma, die Schlange, und all die Hühner, Truthähne und Haie es getan haben, wird sie sich hinlegen und eine „Wunder“-Geburt haben, eine, die unsere grundlegenden Ideen über Fortpflanzung in Frage stellen wird.