Das Y-Chromosom -
Aus Adams Rippe?



Die Suche nach dem Ur-Adam

Das Y-Chromosom ist in vielerlei Hinsicht ein besonderes Chromosom. Es ist winzig klein und Träger der mannesspezifischen Gene, und es wird immer vom Vater an den Sohn weitergegeben. Von der Mutter wird ein Nachkomme niemals ein Y bekommen, da sie (von ganz seltenen Ausnahmen abgesehen) gar keines besitzt. Es ist auch deshalb ein besonderes Chromosom, weil es bei der Bildung der Spermien nur an zwei ganz kleinen Stellen Genmaterial mit seinem Partner, dem X-Chromosom austauscht, während Autosomen das in einem hohen Maße tun. Aus diesen Gründen eignet es sich, um die Entwicklung des Mannes zurückzuverfolgen. Evolutionsbiologen sind auf der Suche nach dem Ur-Adam - und sie haben ihn gefunden. Die Spur führt nach Afrika. (Die amerikanischen Biologen Michael Hammer von der University of Arizona in Tuscon und Peter Underhill von der Stanford-University veröffentlichten ihr Ergebnis in Science 1997, Vol. 278, S. 804) Glücklicherweise, denn auch die "molekulare Ur-Eva" hat man in Südwestafrika lokalisiert. Und es wäre schon etwas traurig, wenn die beiden vor 200 000 Jahren schon getrennt gelebt hätten.

Mit Hilfe der Veränderungen in der Abfolge der DNA-Bausteine lässt sich eine Art Stammbaum entwickeln. Michael Hammer behauptet nicht nur, dass der südafrikanische Mann sich im Laufe der Zeit über die ganze Erde verbreitet hat, er will sogar herausgefunden haben, dass einige der, nach Asien vorgedrungenen, frühen Menschen nach Afrika zurückgekehrt sind, um danach die Welt erneut zu erobern. Demnach müssten Erbmerkmale, die aus der Vermischung mit Asiaten stammen, heute in der ganzen Welt zu finden sein. Auch dafür gibt es Hinweise in dem Gen für ein bestimmtes Blutprotein (Globin).



Die Erfindung des Mannes

Die Entstehung des Y-Chromosoms

Mittlerweile wird unter Wissenschaftler nicht mehr darüber gestritten, es ist ein Faktum: das Y-Chromosom ist aus dem X-Chromosom hervorgegangen. Über einen langen Zeitraum und viele genetische Umlagerungen ist es zu dem winzigen Y geworden, wie wir es kennen. Als Träger der Gene, die den heutigen Mann zum Mann machen, ist es zwischen 70 und 90 Millionen Jahre.

Während die Gene selbst recht konstant sind, da sie sich nicht mit X-chromosomalen Genen vermischen können, ist ihre Lage sehr variabel: Die Anordnung der Gene auf dem Y-Chromosom ist selbst unter den Affen völlig unterschiedlich. Mal liegt ein Gen beim ganz am Ende, beim Orang-Utan wiederum in der Mitte und beim Menschen oder beim Schimpansen wieder an ganz anderer Stelle. Diese Instabilität aber war sicherlich notwendig für die Entstehung des Y-Chromosoms.

Mit der Erfindung zweier Geschlechter mussten die Unterschiede auch genetisch festgeschrieben werden. Und das geht natürlich nur über viele Zwischenschritte, die viele Jahrmillionen in Anspruch nahmen. Die wichtigsten Schritte kann man an heute noch lebenden Schlangen nachvollziehen.



Das genetische Geschlecht

Die Vorstellung, dass zuerst Adam allein durch das Paradies streifte, bevor Eva aus seiner Rippe geformt wurde, ist zwar lustig, aber leider vollkommen falsch. Es ist eher umgekehrt: Der Ur-Mensch ist weiblich angelegt (Eva-Prinzip), wenn nicht eine Reihe ganz spezifischer Weichen gestellt werden. Diese Weichen befinden sich überwiegend auf dem kleinen Y-Chromosom.

Es beginnt damit, dass ein Spermium mit einer Eizelle verschmilzt (Befruchtung). Nachdem das Erbgut dieser beiden Zellen in einem gemeinsamen Kern zusammengefunden hat, beginnt nach 16-18 Stunden die erste Zellteilung (Mitose), so dass der Keim aus zwei Zellen besteht. Während sich die Zellzahl durch darauf folgende Mitosen jeweils verdoppelt (4, 8, 16, 32 ...), werden die einzelnen Zellen immer kleiner, da der Embryo noch nicht wächst. Erst wenn im Verlauf weiterer Teilungen eine Hohlkugel (Blasenkeim) entstanden ist, und sich diese in die Gebärmutter einistet, kann der Embryo neue Zellmasse aufbauen. Dazu bildet er ein stark verzweigtes Gewebe (Plazenta) aus, über das der Embryo Nährstoffe von der Mutter aufnehmen und eigene Abfallstoffe abgeben kann. Von da an wächst der frühe Embryo weiter und beginnt mit dem Aufbau einzelner Organe. Bis zur vierten Schwangerschaftswoche entstehen Gehirn, Nerven, Herz, Kreislauf, Leber und Nabelschnur, bislang ohne dass das Y-Chromosom wichtig gewesen wäre. Aber jetzt werden die SRY-Gene (Sex-determinierende Region auf dem Y-Chromosom) aktiv, außerdem noch die SOX9-Gene von Chromosom 17 (SRY-BOX verwandt), welche zusammen für die Entwicklung eines männlichen Embryos sorgen.

Nachdem die zukünftigen Keimzellen aus dem Dottersack über die Urniere in die bipotenten Genitalleisten eingewandert sind, sammeln sie sich dort im Zentralbereich an, der sich durch die SRY- und SOX9-Aktivität unwiderruflich zu einem Paar Hoden (Testes) entwickelt. In Abwesenheit, oder bei Fehlfunktion, der SRY-Gene konzentrieren sich die Ur-Keimzellen im Rindenbereich der Genitalleisten, die dann zu Eierstöcken (= Ovarien) werden. Obwohl bis zur 20. Woche die Genitalien noch nicht deutlich unterscheidbar sind, wird im Embryo eine Kette von Ereignissen in Gang gesetzt, an deren Ende der fertige Junge steht. In den Hoden entstehen die Leydig-Zellen, die im Laufe der siebten Woche mit der Produktion des männlichen Hormons Testosteron beginnen. Mit Hilfe dieses Hormons bilden sich nicht nur die äußeren Genitalien, Penis und Hodensack, sondern auch die inneren Genitalien, Sameblase, Prostata und Samenleiter, der aus dem Wolff-Gang entsteht. Gleichzeitig produzieren die ebenfalls in den Hoden gelegenen Sertoli-Zellen eine Signalsubstanz, die die Müller-Gänge verkümmern lässt, aus denen bei weiblichen Embryonen die Eileiter werde.


Y-Chromosom:
In der 6. Woche stellt das SRY-Gen die Weichen Richtung Mann.


Ab der achten Woche sind alle Körperteile, Sinne und Organe fertig angelegt, so dass im Wesentlichen nur noch Größenwachstum erforderlich ist, um den Embryo reifen zu lassen. Deshalb wird er jetzt zum so genannten Fetus, der bis zur Geburt noch knapp 7 Monate Zeit hat, damit er von etwa 4 cm auf 45 cm anwachsen kann.



Ein Mädchen bitte - Die Spermiensortiermaschine

Junge oder Mädchen? Diese Frage beschäftigt viele werdende Eltern und manch einer möchte es nicht dem Zufall überlassen, sondern schon vorher auswählen. Bei Säugern, also auch beim Menschen, wird das Geschlecht durch die Kombination der Geschlechtschromosomen festgelegt. Eizellen sind immer X-chromosomal; Spermien tragen entweder ein X- oder ein Y-Chromosom. Das Spermium bestimmt also das Geschlecht des Nachkommens: Die Befruchtung einer Eizelle mit einer X-Chromosom tragenden Samenzelle erzeugt einen weiblichen Nachkommen, Y-Chromosom-tragende Spermien einen männlichen Nachkommen.

Es gibt also zwei Sorten Spermien, plakativ könnte man sagen "männliche" und "weibliche" Spermien. Forscher versuchen schon lange diese verschiedenen geschlechtlichen Spermien voneinander zu trennen. Und immer wieder ist zu hören, dass die Befruchtung unmittelbar vor dem Eisprung mit großer Wahrscheinlichkeit einen Jungen erzeugt, weil die "männlichen" Spermien schneller seien und einige Tage davor ein Mädchen, weil die "weiblichen" Spermien zwar langsamer aber auch ausdauernder seien.

Solche geschlechtsgebundenen Geschwindigkeitsmuster wurden wissenschaftlich ebenso untersucht wie verschiedene Oberflächenladungen oder die unterschiedlichen Größen- und Gewichtsverhältnisse zwischen X- und Y-Chromosom tragenden Spermien. Diese auf rein physikalischen Merkmalen basierenden Verfahren führten aber bisher alle nicht zum gewünschten Erfolg.

Man kann sie doch unterscheiden

Aber es gibt einen Weg, um die verschiedenen geschlechtlichen Spermien voneinander zu trennen. Und wie so vieles andere auch, wurde diese Methode zuerst am Tier ausprobiert. Forscher des USDA (United States Department of Agriculture) in Beltsville, USA haben eine Maschine entwickelt, die Spermien nach ihrem unterschiedlichen DNA-Gehalt (Erbinformation) trennen kann. Spermien mit einem X-Chromosom enthalten bei Säugetieren 3-4 % mehr DNA als die mit einem Y-Chromosom. Wenn die DNA vorher mit Hilfe moderner fluoreszierender Vitalfarbstoffe angefärbt wird, kann ein Laser in der Maschine (ein so genannter Flowzytometer, also ein Zellsortierer) die Spermien nach ihrem DNA-Gehalt trennen.

Das Verfahren wird derzeit auch in Deutschland erprobt - von der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft, Abteilung Tierforschung in Mariensee. Die Anwendung zur Trennung menschlicher Spermien ist in Deutschland nicht erlaubt. In den USA wird aber auch das schon seit circa 5 Jahren gemacht, nachdem das Gerät 10 Jahre in der Viehzucht erprobt worden war. Das Genetics and I.V.F. Institute in Fairfax ist die erste Fruchtbarkeitsklinik der Welt, die mit dem Gerät arbeitet. Doch anders als bei Kühen und Schweinen können hier nur weibliche Spermien mit einer Zuverlässigkeit von 93% heraus "gelesen" werden, männliche Spermien sortiert die Maschine erst mit einer 73%igen Sicherheit aus.

Die vorherige Festlegung des Geschlechts ist dann sinnvoll, wenn eine geschlechtschromosomal vererbbare Krankheit bei einem Elternteil vorliegt (bspw. die Bluterkrankheit, die nur x-chromosomal vererbt werden kann)

Quelle:
Quarks & Co.
http://www.quarks.de/
2002

zurück
© 2000-2010 Geburtskanal ™
Impressum

Aktualisiert: 25.11.2011  webmaster@geburtskanal.de
ANZEIGE