DER SPIEGEL

GENFORSCHUNGHalb Ente und halb Biber

Das Erbgut des Schnabeltiers gilt als Schatztruhe der Genomforschung. Die erste Überraschung: Das Eier legende Unikum hat zehn Geschlechtschromosomen.
Wenn die Zeit reif ist für den Liebesakt der Schnabeltiere, greift das Männchen zum Schwanz der Auserwählten. Im Schleppverband paddelt das Paar übers Wasser. Mehrfach drehen sich die Tiere um die Längsachse. Ist das Weibchen endlich willig, besteigt er sie und klappt seinen Schwanz unter ihren Körper. Dann kommt es zum Äußersten.
Alljährlich wiederholt sich das putzige Schauspiel auf den Seen und Flüssen Ostaustraliens. Jetzt berichten Forscher: Auch der Stoff, der beim Schnabeltiersex fließt, ist ein besonderer. Gleich fünf Geschlechtschromosomen enthält jede Samenzelle. Die befruchtete Eizelle und fortan jede Körperzelle enthält folglich sogar zehn Sex-Chromosomen - Weltrekord. Bei den meisten Säugetieren und Vögeln sind es gerade mal zwei.
Damit hat das Eier legende Unikum, eine Art Chimäre aus Ente und Biber, die Biologen aufgeschreckt, die derzeit das Erbgut des Schnabeltiers analysieren. Seine Sonderstellung an der Basis des Säugetierstammbaums (siehe Grafik) macht das archaisch anmutende Tier zum idealen Kandidaten, um den Ursprung der Säuger zu ergründen. Die erste Sensation ist mit dem fortpflanzungsgenetischen Superlativ nun perfekt.
"Das Genom des Schnabeltiers ist eine Schatztruhe für die vergleichende Erbgutforschung", sagt Jennifer Graves von der Australian National University in Canberra, Co-Autorin einer Studie im Wissenschaftsmagazin "Nature". "Wir hoffen, dass es uns beispielsweise enthüllen wird, wie unsere eigenen Geschlechtschromosomen entstanden sind und welche Gene die Entwicklung der Geschlechter steuern."
Ausgesprochen einfallsreich ist die Natur dabei, Männlein und Weiblein auseinander zu mendeln. Die Larve des Igelwurms "Bonellia" etwa wird nur dann zum Männchen, wenn sie während ihrer Entwicklung auf ein Weibchen trifft. Einige Korallenfische ändern ihr Geschlecht je nach Umweltbedingungen gleich mehrfach im Leben. Bei der Europäischen Sumpfschildkröte wiederum bestimmt die Temperatur im Gelege das Geschlecht: Bei 25 Grad schlüpfen ausschließlich männliche Baby-Schildkröten, bei 30 Grad dagegen nur weibliche.
Was der Sumpfschildkröte die Wärme ist, sind Vögeln und Säugern die Geschlechtschromosomen. Auf ihnen befinden sich Erbinformationen, ohne die dem Hahn kein stolzer Kamm und dem Eber keine Hauer wachsen würden. Bei Säugern sind das X- und das Y-Chromosom geschlechtsbestimmend, bei Vögeln das so genannte Z- und das W-Chromosom.
Unabhängig voneinander, so glaubten die Forscher bislang, sind diese beiden Systeme einst entstanden. Die Überraschung nun: Das Erbgut des Schnabeltiers enthält nicht nur Elemente von Säugern, sondern auch von Vögeln. "Es gibt eindeutig eine evolutionäre Verbindung zwischen den Geschlechtschromosomen der beiden Gruppen", sagt Biologe Frank Grützner, der Erstautor der Schnabeltierstudie. Während eines der nun identifizierten Schnabeltiererbstränge dem Z-Chromosom der Vögel ähnle, sei ein anderes unverkennbar verwandt mit dem X-Erbstrang der Säuger.
Sollte der entenschnabelige Uraltsäuger also auch in Sachen Geschlecht einen skurrilen Mittelweg eingeschlagen haben? Die Forscher fasziniert vor allem die Chance, nun auf gleich zehn Sex-Chromosomen nach jenen Abschnitten fahnden zu können, die Mann und Frau ursächlich voneinander unterscheiden. Nur wenige solcher Gene wie etwa der Männermacher SRY ("sex-determining region Y"), der auch beim Menschen die Bildung der Hoden steuert, sind bislang bekannt.
Um das Wesen des kleinen Unterschieds zu ergründen, vergleichen die Forscher nun das Schnabeltiererbgut mit dem anderer Säuger. Schließlich entwickeln sich Schnabeltiere, die mit den Schnabeligeln Australiens und Neuguineas eine zoologische Sondergruppe bilden, bereits seit 210 Millionen Jahren getrennt von allen anderen Säugern. Was nach so langer Zeit im Erbgut beider Gruppen noch übereinstimmt, so das Credo, könnte von zentraler Bedeutung sein.
Umgekehrt enttarnt der Genom-Vergleich auch jene Erbgutschnipsel, die im Lauf der Säuger-Evolution neu entstanden sind. Zwölf Menschen-Gene konnte Graves bereits dingfest machen, die im Erbgut von Schnabeltier und Känguru fehlen. Von derlei Erfolgen beflügelt, haben Forscher der Washington University im US-Bundesstaat Missouri nun begonnen das gesamte Genom des schwimmfähigen Ausnahmesäugers zu analysieren. Schon im kommenden Jahr soll die Gensequenz vorliegen.
Bleibt die Frage, welchen Vorteil ein Schnabeltiermännchen eigentlich von gleich fünf Y-Chromosomen hat. In einer Hinsicht muss Graves enttäuschen: "Supermänner sind das sicher nicht." Im Gegenteil: Studien zeigen, dass es nicht besonders gut steht um den Kinderreichtum des Schnabeltiers.
Der Fortpflanzungserfolg sei "ärmlich", heißt es dort, und häufig "offenbar dem Zufall unterworfen". PHILIP BETHGE
Von Philip Bethge

DER SPIEGEL 45/2004
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