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Älteste Spermien der Welt entdeckt

Muschelkrebse in Bernstein
Muschelkrebs-Fossilien in 100 Millionen Jahre altem Bernstein (Bild: He Wang & Xiangdong Zhao)

In einem Bernstein aus Myanmar hat ein internationales Team von Paläontologen außergewöhnlich gut erhaltene winzige Muschelkrebse, sogenannte Ostrakoden, entdeckt. Einige der Krebstiere erwiesen sich als Weibchen, von denen eines sich offenbar kurz vor ihrem Tod im Baumharz gepaart hatte: In ihrem Körper fanden die Forscher 100 Millionen Jahre alte Riesenspermien – die bislang ältesten Spermien der Welt. Der Fund gibt zudem Aufschluss über die Fortpflanzung von Ostrakoden in der Kreidezeit und heute.

Seit rund 500 Millionen Jahren leben Muschelkrebse in Meeren, Seen und Flüssen. Die winzigen Krustentiere haben einen zweiklappigen, verkalkten Panzer und sehen damit ähnlich aus wie Muscheln. Heute sind mehrere zehntausend Arten bekannt. Manche davon weisen eine ungewöhnliche Fortpflanzungsstrategie auf: Anders als die meisten anderen Tiere produzieren sie nicht eine Vielzahl winziger Spermien, sondern nur wenige, dafür aber besonders große Spermien. Wie ein Team um den Paläontologen He Wang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Nanjing nun belegen konnte, existiert diese Strategie bereits seit 100 Millionen Jahren.

Rekonstruktion
Rekonstruktion des Ostrakoden-Weibchens, ihrer Eier (grün), der Spermienspeicher (lila) und der Riesenspermien (unten links) (Bild: He Wang)

Versteinerte Organe im Bernstein

Die Ostrakoden, die die Forscher untersuchten, lebten wahrscheinlich während der Kreidezeit in den Küstengewässern des heutigen Myanmar. Oft sind lediglich fossile Schalen der Krebstiere erhalten, doch eingeschlossen im Bernstein entdeckten die Forscher sogar versteinerte Weichteile, darunter innere Organe und Fortpflanzungsorgane. „Es war eine überaus seltene Möglichkeit, etwas über die Evolution dieser Organe zu erfahren“, sagt die Geobiologin Renate Matzke-Karasz von der Ludwig-Maximilians-Universität München, die an der Auswertung der Ergebnisse beteiligt war. Insgesamt 39 Ostrakoden waren in dem Bernstein eingeschlossen; 31 davon ordneten die Forscher der neuen Art Myanmarcypris hui zu. Darunter waren sowohl männliche und weibliche erwachsene Tiere als auch Jungtiere. Mithilfe von dreidimensionaler Röntgenmikroskopie rekonstruierten die Forscher den Körperbau der nur etwa einen halben Millimeter großen Muschelkrebse.

Auf diese Weise konnten sie neben den Gliedmaßen der Tiere auch ihre Fortpflanzungsorgane detailliert darstellen. Unter anderem fanden sie bei den Männchen zwei Penisse sowie muskulöse Spermienpumpen, die die überdimensionalen Spermien bei der Paarung ins Weibchen befördern. Die Spermien selbst entdeckten die Forscher jedoch in einem weiblichen Tier. „Dieses Weibchen muss sich kurz vor dem Einschluss im Baumharz noch gepaart haben“, sagt Studienautor He Wang. Die Länge der Spermien schätzen die Forscher auf mindestens 0,2 Millimeter – also fast halb so lang wie der Körper eines erwachsenen Tiers. Da die Spermien ineinander verwickelt waren, vermuten die Forscher, dass sie die Maße sogar eher unterschätzen. Von heutigen Ostrakoden ist bekannt, dass manche Spermien produzieren, die länger als ihr eigener Körper sind.

Evolutionäre Vorteile

Die Produktion und Aufnahme solch riesiger Spermien stellt für die Männchen und Weibchen eine erhebliche Investition dar. Doch offenbar lohnt sich der Aufwand. „Um zu zeigen, dass der Einsatz von Riesenspermien bei der Fortpflanzung keine Extravaganz der Evolution ist, sondern ein dauerhafter Vorteil für das Überleben einer Art sein kann, müssen wir wissen, wann sie zum ersten Mal aufgetreten sind“, sagt Matzke-Karasz. Der Nachweis, dass sich Tiere bereits seit 100 Millionen Jahren erfolgreich mit Riesenspermien fortpflanzen, beweise den Erfolg dieser Strategie, so die Forscherin. Bis heute sind die entsprechenden Fortpflanzungsorgane bei Ostrakoden kaum verändert. „Sexuelle Fortpflanzung mit Riesenspermien muss also evolutionär gesehen durchaus vorteilhaft sein“, so Matzke-Karasz.

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Fossilisierte Spermien aus dem Tierreich sind extrem selten; die ältesten bekannten Muschelkrebs-Spermien waren 17 Millionen Jahre alt, den Rekord hielten bislang Wurmspermien von 50 Millionen Jahren. „Die Riesenspermien in dem von uns untersuchten Individuum sind somit bei weitem die ältesten Spermien, die jemals identifiziert wurden“, schreiben die Forscher in ihrer Veröffentlichung. „Unsere Entdeckung unterstreicht, wie wichtig Bernstein ist, wenn es darum geht, die Weichteile von Wirbellosen zu dokumentieren, die in anderen Umgebungen kaum zu finden sind.“

Quelle: He Wang (Chinese Academy of Sciences, Nanjing) et al., Proceedings of the Royal Society B, doi: 10.1098/rspb.2020.1661

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