Wie viele Spermien zur Besamung eines Eies?

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Wie viele Spermien zur Besamung eines Eies?

Beitragvon Merkur » Freitag 4. März 2016, 12:14

Eine Ameisenkönigin speichert den Spermavorrat für ihr ganzes, meist mehrere Jahre währendes Leben im Receptaculum seminis (Spermatheca, Samentasche). Das Sperma stammt von einer oder einigen wenigen Paarungen am Beginn ihres Adultlebens. Sie muss mit der Spermamenge „haushalten“, die Spermien sparsam einsetzen für die Hunderte, oder bei großen Völkern Tausende bis Millionen befruchteter Eier, die sie bis zu ihrem Lebensende zu besamen hat.

Doch wie viele Spermien werden für die Besamung eines einzigen Eies benötigt? – Klar ist, dass für die Befruchtung einer Eizelle ein einziges Spermium ausreicht: Der einfache (haploide) Chromosomensatz der Eizelle verschmilzt mit dem ebenfalls haploiden Satz des Spermiums, wenn dieses in die Eizelle eingedrungen ist. So läuft das bei allen Tieren mit zweigeschlechtlicher Fortpflanzung.

Es gibt in der Literatur viele Vermutungen in der Richtung, dass bei Ameisen für die Besamung eines Eies kurz vor dessen Ablage nur einige wenige, im Extremfall ein einziges Spermium aus dem Receptaculum zur Eizelle befördert wird. Doch exakte Berechnungen findet man kaum.
In dem Buch von Walter Tschinkel „The Fire Ants“ (2006) wird für Feuerameisen (Solenopsis invicta) eine interessante Kalkulation vorgestellt.

Der Autor berichtet aus eigenen Untersuchungen, dass eine Königin mit rund sieben Millionen Spermien an den Start geht. Die Arbeiterinnen haben eine geringe Lebensdauer von oft nur 2-3 Monaten, so dass die gesamten Arbeiterinnen innerhalb eines Jahres mehrfach durch neue ersetzt werden müssen. Bei guter Ernährung erzeugten Königinnen innerhalb des ersten Jahres im Mittel je 1/2 Million Arbeiterinnen! Nach einem Jahr war der Spermavorrat in den Receptacula um jeweils 1.7 Millionen verringert, so dass für jedes befruchtete Ei rechnerisch ca. 3.2 Spermien verbraucht wurden.

Die Berechnung wurde mit einer weiteren Methode ergänzt: Man ermittelte den Umsatz an Arbeiterinnen (worker turnover) pro Jahr in erwachsenen Kolonien, die von Jahr zu Jahr die gleiche Größe beibehalten (plus ein paar Tausend Jungköniginnen entlassen). Geburtsrate und Sterberate sind dann gleich. In einem Jahr wird die gesamte Arbeiterschaft 3.85 mal ersetzt! (Wie man so etwas feststellen kann, wird in dem Buch ausführlich beschrieben; hier würde eine genaue Darstellung zu umfangreich).

Eine Königin erzeugt in ihrem Leben (von durchschnittlich 6.8 Jahren) 2.64 Millionen Arbeiterinnen, wobei sie pro Arbeiterin aus ihrem Vorrat von 7 Millionen rechnerisch 2.64 Spermien verbraucht. Berücksichtigt man, dass auch ein Teil der Larven vorzeitig stirbt, und dass auch Spermien während der Speicherung absterben dürften, kommt man zu dem Schluss, dass tatsächlich kaum mehr als ein einziges Spermium für die Besamung jeden Eies aufgewendet wird! (Wie diese extrem sparsame Dosierung erreicht wird, etwa durch die Muskulatur des Spermaganges vom Receptaculum zum Eileiter, ist unbekannt).
Welche erstaunliche Leistung dahinter steht, wird im Vergleich deutlich: Der Mensch wendet mehrere hundert Millionen Spermien für eine erfolgreiche Befruchtung auf, ein Pferdehengst einige Milliarden!

Das Buch von W. Tschinkel ist eine schier unerschöpfliche Quelle solider Daten. Auch wenn sie fast nur die eine Art Solenopsis invicta betreffen, so erlauben sie doch auch Rückschlüsse auf und Vergleiche mit anderen Arten. Allein die Erkenntnisse zum Arbeiterinnen-Umsatz bedeuten ja, dass auch in der Haltung, abhängig von der Lebensdauer der Königinnen und der Arbeiterinnen verschiedener Arten, unter Umständen zahlreiche Todesfälle ganz normal sind, zumindest solange gleich viele oder mehr neue Arbeiterinnen aufgezogen werden!
Ich werde auf dieses Buch noch öfter zurückkommen. ;)

MfG,
Merkur
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Re: Wie viele Spermien zur Besamung eines Eies?

Beitragvon Trailandstreet » Freitag 4. März 2016, 12:59

Bei diesem Titel musst ich unweigerlich an einen anderen denken. Leider ist mir inzwischen entfallen, wo ich es gelesen hatte, denn nach neueren Erkenntnissen wurde festgestellt, dass bei Säugern, also auch beim Menschen, sogar mehrere Spermien gleichzeitig versuchen können, in die Eizelle einzudringen. Wie es dann aber schließlich genau eines schafft, ist noch ungeklärt, aber auf jeden Fall hierzu auch mal ein paar Daten.
Nur für einen kleinen "Wirtschftlichkeitsvergleich" ;)
http://www.ivf-saar.de/index/index/id/562/print/1
http://www.onmeda.de/sexualitaet/sperma.html
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Re: Wie viele Spermien zur Besamung eines Eies?

Beitragvon NIPIAN » Freitag 4. März 2016, 16:21

Hoi,

so ganz ungeklärt ist das nicht. Eine Eizelle ist von ein paar Schichten umgeben. Durchdringt ein Spermium die Zona pellucida und dockt an der Zellmembran an, wird ein erste Calciumwelle innerhalb der Eizelle ausgelöst, welche eine Enzymfreisetzung induziert. Dieses Enzym lässt die Zona pellucida erstarren, sodass keine weiteren Spermien an die Eizelle herankommen. Schaffen es dennoch mehrere gleichzeitig, stirbt die Eizelle ab. Polyploidie tut beim Menschen nicht gut.
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Re: Wie viele Spermien zur Besamung eines Eies?

Beitragvon NIPIAN » Freitag 4. März 2016, 23:32

Hoi,
kurz zu Merkur Bemerkung in der Bewertung meines vorherigen Beitrags: Erste Erkenntnisse gab es bereits in den 80er Jahren. Wenn ich das korrekt erinnere, gehen beispielsweise mehr als 50% aller Aborte im ersten Trimenon auf Chromosomenaberrationen zurück. In-vitro-Untersuchungen gab es einige [Angell, Plachot etc].
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