Meine bessere Hälfte

In Platons Buch Das Gastmahl erzählt der Komödiendichter Aristophanes von den ursprünglichen Körperformen der Menschen: Sie hatten kugelförmige Körper mit vier Armen und Beinen. Der Kopf saß auf einem zylindrischen Hals und hatte zwei Gesichter, die in entgegengesetzte Richtungen blickten. Jedes Gesicht hatte zwei Ohren. Es gab drei Geschlechter: Manche Kugelmenschen waren weiblich, andere männlich, einige hatten eine männliche und eine weibliche Hälfte.

Die Kugelmenschen waren herrschsüchtig und wollten die Götter im Himmel angreifen. Der Götterherrscher Zeus beriet sich deshalb mit den anderen Göttern über die drohende Gefahr und entschied die Kugelmenschen zu schwächen, indem er jeden von ihnen frontal in der Mitte des Kopfes in zwei Hälften schnitt.

„Er befahl dem Apollon, einem jeden, den er zerschnitten hatte, das Gesicht und die Hälfte des Halses zur Schnittfläche hin zu drehen, damit der Mensch ständig seine eigene Teilung vor Augen habe und dadurch anständiger sei; das Übrige befahl er zu heilen. Und der drehte ihnen das Gesicht herum, zog von allen Seiten die Haut über den Teil, der jetzt Bauch heißt, zusammen, und wie einen zusammengeschnürten Geldbeutel band er sie mitten auf dem Bauch ab, indem er eine Öffnung schuf, die man jetzt Nabel nennt. Und die vielen anderen Falten glättete er und gestaltete die Brüste, wobei er ein ebensolches Werkzeug benutzte wie die Schuster, welche die Falten des Leders über dem Leisten glätten; wenige Falten um den Bauch und den Nabel selbst herum ließ er als Mahnmal für die einst erlittene Strafe übrig. Nachdem nun ihre ursprüngliche Form auseinandergeschnitten war, sehnte sich eine jede Hälfte nach der ihr zugehörigen anderen und versuchte, mit ihr zusammenzukommen

Diese vorchristliche, griechische Variante des Intelligent Designs enthält in Bezug auf die Evolution der Körperbaupläne zwei Körnchen Wahrheit: Erstens sind vor sehr langer Zeit weibliche und männliche Tiere aus Zwittervorfahren hervorgegangen [1]. Zweitens bewohnten die radiärsymmetrischen1 Tiere vor den Zweiseitentieren2, zu denen auch der Mensch zählt, die Erde.

Bei den Zweiseitentieren (Bilateria) ist die linke Körperhälfte spiegelbildlich zur rechten Körperhälfte aufgebaut. 95% aller Tiere sind Bilateria. Entwicklungsbiologen verstehen noch wenig, wie bei den Bilateria die seltenen Halbseitenzwitter entstehen, bei denen eine Körperhälfte weiblich und die andere Körperhälfte männlich ist. Biologen haben Halbseitenzwitter bei Vögeln, Krebsen und Schmetterlingen entdeckt. Sie sind leicht zu erkennen, wenn ein Geschlechtsdimorphismus vorliegt, Männchen und Weibchen also sehr unterschiedlich aussehen.

Das ist beim Gemeinen Bläuling (Polyommatus icarus), einem Schmetterling, der Fall: Während Männchen auf der Flügeloberseite ein kräftiges, leicht ins Violett gehendes Blau zeigen, hat das Weibchen auf der Oberseite eine dunkelbraune Färbung mit variablem Blauanteil sowie orangenen Flecken3 an den Flügelaußenrändern. Bei beiden Geschlechtern sind die Flügel weiß gesäumt, die Fransen nicht gescheckt. Als Unterscheidungsmerkmal der Männchen gegenüber den Weibchen sind bei genauem Hinsehen die verwachsenen Fußglieder der Vorderbeine und die reduzierten Klauen festzustellen.

Auch der Rotkardinal4 (Cardinalis cardinalis), ein Vogel, zeigt Geschlechtsdimorphismus: Weibchen und Männchen unterscheiden sich in der Färbung des Gefieders. Das Männchen hat ein überwiegend scharlachrotes Federkleid mit mehr bräunlich-roten Farbtönen auf den Flügeln, am Rücken und am Schwanz. Es trägt eine schwarze Gesichtsmaske. Das Weibchen hat ein oliv-bräunliches Gefieder mit rötlichen Farbtönen auf den Flügeln und am Schwanz. Sie trägt eine weniger gut definierte, eher grau gefärbte Gesichtsmaske.

Es gibt mehrere Hypothesen dazu, wie Halbseitenzwitter in der Embryonalentwicklung entstehen. Einige Forscher glauben, dass Halbseitenzwitter Chimären sind: Zwei Embryonen verschmelzen zu Beginn der Entwicklung miteinander – im Wesentlichen das Gegenteil von eineiigen Zwillingen, bei denen sich ein Embryo in zwei Embryonen teilt.

Weibliche Vögel und Schmetterlinge haben in ihren Körperzellen ZW-Chromosomen und männliche ZZ-Chromosomen. Manche Wissenschaftler vermuten, dass bei der Bildung der Eizelle ein Fehler auftritt, sodass eine Eizelle versehentlich zwei Geschlechtschromosomen trägt, eines von jedem Geschlecht, und nicht ein Geschlechtschromosom wie üblich. Wenn so eine Eizelle nun von zwei Spermien befruchtet wird, würde der resultierende Embryo einige ZZ-Zellen und einige ZW-Zellen enthalten. Zhao et al. [3] publizierten in Nature eine Studie, die zeigte, dass bei Halbseitenzwittern von Hühnern das Gewebe auf der männlichen Körperseite überwiegend aus ZZ-Zellen besteht, jedoch auch ZW-Zellen enthält. Auf der weiblichen Körperseite ist es umgekehrt: dort besitzt das Gewebe mehrheitlich ZW-Zellen, enthält jedoch auch ZZ-Zellen.

Zwitter geben uns Hinweise darauf, wie Weibchen und Männchen in der Evolution entstanden sein könnten: Evolutionsgenetiker glauben, dass dies eine Folge der Entstehung von Geschlechtschromosomen ist. Sie stellen sich die schrittweise Evolution der Geschlechtschromosomen wie folgt vor: Im Vorläufer-Zwitter-Genom kommt es zu weiblichen und männlichen Sterilitätsmutationen, gefolgt von der Selektion auf die Verknüpfung der männlichen und weiblichen Funktionsgene und schließlich der Unterdrückung der Rekombination zwischen männlichen und weiblichen Funktionsgenen [3, 4, 5]. Nach diesen Ereignissen würde ein Chromosom, das ein männliches Sterilitätsallel trägt, Weibchen produzieren und ein anderes, das ein weibliches Sterilitätsallel trägt, Männchen produzieren. Wenn das weibliche Sterilitätsallel dominiert und eine Unterdrückung der geschlechtsbestimmenden Loci aufgetreten ist, handelt es sich bei den Männchen um das heterogametische Geschlecht, wie beim Menschen, wo der Mann XY-Chromosomen in seinen Körperzellen hat. Wenn jedoch das männliche Sterilitätsallel dominiert, sind die Weibchen das heterogametische Geschlecht, wie bei den Vögeln, wo die Weibchen ZW-Chromosomen in ihren Körperzellen tragen. Überraschenderweise zeigten Smeds et al. [6] in ihrer in Nature Communications veröffentlichten Studie, dass das W-Chromosom eines Vogels keine Gene enthält, die zur Entwicklung eines Weibchens führen.

Fußnoten

1.Radiärsymmetrie ist eine Symmetrieform mit mehreren durch die Längsachse verlaufenden Symmetrieebenen. Radiärsymmetrie ist typisch für die Hohltiere (Coelenterata). Zu den Hohltieren gehören die beiden Stämme der Nesseltiere (Cnidaria) und der Rippenquallen (Ctenophora). Die Hohltiere werden als eine künstliche Gruppe aufgefasst, weil jüngere morphologische und molekularbiologische Untersuchungen gezeigt haben, dass zwischen den Nesseltieren und den Rippenquallen keine nähere Verwandtschaft vorliegt.

2. lat. bi = zweifach, doppelt; latus = die Seite
Durch neue morphologische und molekulargenetische Untersuchungen hat die phylogenetische Großgliederung der Bilateria starke, jedoch kontrovers diskutierte Neuordnungen erfahren. Weitgehend Konsens besteht inzwischen darüber, dass es sich bei den Bilateria um eine monophyletische Gruppe handelt.

Die Bilateria lassen sich in Protostomia und Deuterostomia unterteilen: Schmetterlinge gehören zu den Protostomia, bei denen das Nervensystem ventral, auf der Bauchseite des Darmrohrs (Mund-After), liegt. Vögel gehören zu den Deuterostomia. Bei ihnen liegt das Neuralrohr dorsal (auf der Rückenseite) vom Darm.

3. Diese können auf den Vorderflügel fehlen.

4. Er wird in Nordamerika gerne – vergleichbar mit dem Kanarienvogel – als Heimtier gehalten. Gleich in mehreren Bundesstaaten der USA (Illinois, Indiana, Kentucky, North Carolina, Ohio, Virginia und West Virginia) ist er der Staatsvogel

Weiterführende Literatur

[1] R.B. Spigler, K.S. Lewers, D.S. Main & T.L. Ashman (2008) Genetic mapping of sex determination in a wild strawberry, Fragaria virginiana, reveals earliest form of sex chromosome, Heredity, 101, 507–517.
h
[2] D Zhao, D McBride, S Nandi, HA McQueen, MJ McGrew, PM Hocking, PD Lewis, HM Sang, M Clinton (2010) Somatic sex identity is cell-autonomous in the chicken, Nature; 464 (7286): 237–242. doi: 10.1038/nature08852

[3] Charlesworth B, Charlesworth D (1978). A model for the evolution of dioecy and gynodioecy. The American Naturalist, 112: 975–997.

[4] Charlesworth D, Guttman DS (1999). The evolution of dioecy and plant sex chromosome systems. In: Ainsworth CC (ed). Sex determination in plants. BIOS Scientific Publishers, LTD: Oxford, pp 25–49.

[5] Charlesworth D, Charlesworth B, Marais G (2005). Steps in the evolution of heteromorphic sex chromosomes. Heredity 95: 118–128

[6] Linnéa Smeds, Vera Warmuth, Paulina Bolivar, Severin Uebbing, Reto Burri, Alexander Suh, Alexander Nater, Stanislav Bureš, Laszlo Z. Garamszegi, Silje Hogner, Juan Moreno, Anna Qvarnström, Milan Ružić, Stein-Are Sæther, Glenn-Peter Sætre, Janos Török, Hans Ellegren. (2015) Evolutionary analysis of the female-specific avian W chromosome. Nature Communications, 6: 7330 DOI: 10.1038/ncomms8330

Brian D. Peer and Robert W. Motz (2014) Observations of a Bilateral Gynandromorph Northern Cardinal (Cardinalis cardinalis) The Wilson Journal of Ornithology, 126(4):778-781.