Was macht das Sperma einiger Mäuse so viel erfolgreicher als andere? Wahrscheinlich keine Frage, die Sie sich schon einmal gestellt haben, aber sie wurde von Forschern des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik (MPIMG) in Berlin beantwortet.
Wenn eine männliche Maus eine genetische Variante namens „t-Haplotyp“ trägt, hat sie eine 99-prozentige Chance, sie an ihre Nachkommen weiterzugeben. Die Forscher fanden heraus, dass die Spermien, die diese Variante tragen, sich einen Vorteil verschaffen, indem sie ihre Konkurrenten vergiften.
Wenn dieses Merkmal auch bei menschlichen Männern gefunden wird, könnten die Forscher sagen, dass dies einige Fälle von Unfruchtbarkeit erklären könnte.
Beim Menschen ist die DNA in 46 Chromosomen kodiert. Fast alle menschlichen Zellen haben alle 46 Chromosomen, außer Spermien und Eizellen, die nur 23 enthalten. Wenn sich eine Stammzelle teilt, um zwei Spermien zu bilden, erhält jede Spermienzelle die Hälfte des genetischen Materials. Dies verbindet sich mit 23 Chromosomen in einer Eizelle, um einen Embryo mit einem vollständigen Satz von 46 Chromosomen zu bilden.
Bei Mäusen mit einer Kopie der t-Haplotyp-Genvariante bedeutet dies, dass die Hälfte der Spermien die Variante erhält und die andere Hälfte nicht. Die Spermien mit der Variante sind so erfolgreich, dass sie die Eizelle in bis zu 99 Prozent der Fälle befruchten.
Die Forscher haben entdeckt, dass die Quelle dieser Wettbewerbsfähigkeit auf ein Protein namens RAC1 zurückzuführen ist. RAC1 ist ein „molekularer Schalter“, der Zellen anweist, auf äußere Reize zu reagieren. Insbesondere steuert es, wie sich die Zelle bewegt; es kann sogar Spermien helfen, eine Eizelle zu erschnüffeln.
Lesen Sie mehr über Fruchtbarkeit:
- Wird es für ein gleichgeschlechtliches Paar jemals möglich sein, gemeinsam ein biologisches Baby zu bekommen?
- "Durchbruch in der Fruchtbarkeit", nachdem das aus einer Eizelle geborene Baby im Labor gereift und eingefroren wurde
- Das Fruchtbarkeitsproblem des Planeten Erde
Spermien finden sich am besten zurecht, wenn eine optimale Menge an RAC1 vorhanden ist. „Die Wettbewerbsfähigkeit einzelner Spermien scheint von einem optimalen Level an aktivem RAC1 abzuhängen; Sowohl eine reduzierte als auch eine übermäßige RAC1-Aktivität beeinträchtigt die effektive Vorwärtsbewegung“, sagte Dr. Alexandra Amaral vom MPIMG, Erstautorin der Studie.
Das heißt, Spermien sind auf RAC1 angewiesen, um sich in einer geraden Linie bewegen zu können. Mit zu viel oder zu wenig neigen Spermien dazu, ohne bestimmte Richtung herumzuwackeln.
Die Spermien vom T-Haplotyp haben eine viel höhere RAC1-Aktivität als Spermien ohne RAC1. Infolgedessen gibt es bei Mäusen mit der t-Haplotyp-Genvariante ausreichend hohe RAC1-Spiegel, um alle Spermien daran zu hindern, ihren Weg zur Eizelle zu finden. Die Forscher stellten jedoch fest, dass sich diejenigen mit der Variante immer noch zurechtfinden konnten.
„Der Trick ist, dass der t-Haplotyp alle Spermien ‚vergiftet‘, aber gleichzeitig ein Gegenmittel produziert, das nur in t-Spermien wirkt und diese schützt“, sagt Prof. Bernhard Herrmann, Direktor des MPIMG. „Stellen Sie sich einen Marathon vor, bei dem alle Teilnehmer vergiftetes Trinkwasser bekommen, manche Läufer aber auch ein Gegengift nehmen.“
Das bedeutet auch, dass männliche Mäuse mit zwei statt nur einer Kopie der t-Haplotyp-Genvariante steril sind. Bei zwei Kopien der Variante erhalten alle Stammzellen bei der Teilung der Stammzelle die Variante. Dies führt zu einer so hohen RAC1-Aktivität, dass sich die Samenzellen kaum bewegen können.
„Es wird interessant sein zu sehen, ob [RAC1] auch menschliche Spermien kontrolliert und ob irgendwelche Formen männlicher Unfruchtbarkeit, die durch eine beeinträchtigte Spermienmotilität beim Mann verursacht werden, mit einer unsachgemäßen [RAC1]-Aktivität zusammenhängen könnten“, schrieben die Forscher in der Veröffentlichung. P>