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StartseiteForschung aktuellDas Geheimnis der männlichen Vielfalt24.07.2012

Das Geheimnis der männlichen Vielfalt

Forscher haben Erbgut einzelner Spermien sequenziert

Genetik. - Im Laufe seines Lebens produziert jeder Mann viele Milliarden Spermien. Jedes Spermium ist anders und trägt verschiedene genetische Informationen. Nun haben Genforscher aus Kalifornien das Erbgut von einzelnen Samenzellen mit Hilfe eines neuartigen Verfahrens entschlüsselt.

Von Michael Lange

Über die Entwicklung der Spermienzahl bei  Männern gibt es unterschiedliche Studien. (Universität Bonn)
Über die Entwicklung der Spermienzahl bei Männern gibt es unterschiedliche Studien. (Universität Bonn)

Ein Mann produziert täglich viele Millionen Spermien; und jedes Spermium ist anders. Jedes trägt verschiedene genetische Informationen. Das war bekannt, aber niemand konnte das überprüfen, bis jetzt. Der Biotechnologie-Professor Stephen Quake, von der Stanford-University in Kalifornien, wollte es nun genau wissen und untersuchte 91 Spermien eines gesunden vierzigjährigen Mannes.

"In jedem Spermium des Mannes vermischt sich das biologische Erbe seines Vaters mit dem seiner Mutter aufs Neue. So entsteht eine riesige genetische Vielfalt bei seinen potenziellen Kindern. Und wir haben das erstmals auf der Ebene des Genoms untersucht."

Dahinter steckt ein Prozess namens Meiose. Bei der Bildung der Spermien wird aus dem doppelten Chromosomensatz einer Körperzelle ein einfacher. Bei der Befruchtung wird dann aus zwei einfachen Chromosomensätzen – jeweils einer vom Vater und einer von der Mutter - wieder ein doppelter. Und die nächste Generation kann beginnen.

Würde das Spermium einfach auf einen Chromosomensatz verzichten, ginge allerdings ein großer Teil der biologischen Information verloren. Deshalb wird die Erbinformation bei der Meiose jedes Mal neu gemischt. Biologen nennen diese Vermischung Rekombination. Dass es sie gibt, ist seit etwa hundert Jahren bekannt. Das genaue Ergebnis der Rekombination haben die Wissenschaftler um Stephen Quake aber erst jetzt untersuchen können.

"Wenn Sie sich die Erbinformation einzelner Spermien in hoher Auflösung anschauen, entdecken sie viele überraschende Einzelheiten. Die Rekombination findet keineswegs zufällig statt. Es gibt Regionen im Erbmolekül, die verstärkt ausgetauscht werden. Hier läuft die Rekombination bevorzugt ab."

Im Fachblatt "Cell” beschreiben die Forscher, dass sich zwei Spermien an durchschnittlich 23 Stellen unterscheiden. Einfach, indem die Erbinformation der väterlichen und der mütterlichen Linie bei der Spermien-Produktion durchmischt werden. Hinzu kommen einige zufällige genetische Veränderungen durch Mutation. So entsteht mit jedem Kind ein genetisches Individuum. Einzige Ausnahme sind eineiige Zwillinge.
Auf die Technik, die diese exakte genetische Analyse möglich macht, ist Stephen Quake besonders stolz.

"Wir haben eine Technik entwickelt, die mit kleinsten Flüssigkeitsmengen arbeitet. Das sind Klempner-Arbeiten im Mikrometerbereich – auf einer Art Computer-Chip. Darauf isolieren wir einzelne Zellen, vermehren deren Erbinformation und analysieren sie. Und zwar mit einer Genauigkeit und Schnelligkeit, wie sie bisher unmöglich war."

In der Forschung und in der Medizin könnte diese Technologie viele Abnehmer finden, glaubt Stephen Quake. Nicht nur bei der Untersuchung einzelner Spermien, sondern auch in der Krebsforschung. Denn die Zellen eines Tumors sind oft genetisch verschieden. Diese genetische Vielfalt innerhalb eines Tumors lässt sich nun mit neuer Technik besser und schneller untersuchen.

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