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Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) werden 50 bis 60 Tage alt. Ein Weibchen hat in dieser Zeit vier bis sechs Geschlechtspartner. Ungefragt wird ihm dabei von den Männchen neben Spermien auch ein Wirkstoff mitgeliefert, der dazu führt, dass die Produktion von Eizellen angekurbelt wird und das Interesse an Kopulationen mit anderen Männchen sinkt. Diese Begattungsreaktionen sind in ähnlicher Form bei praktisch allen höheren Insekten zu finden.
«Sexpeptid» nennen die Wissenschaftler das kleine Protein, das diese wundersame Wirkung bei Drosophila zu erzielen vermag. Entdeckt wurde es in den 1970er Jahren von Professsor Pei Shen Chen, dem damaligen Leiter der Abteilung Reproduktionsbiologie am Zoologischen Institut der Universität Zürich.
Seit 15 Jahren arbeitet dessen Nachfolger Professor Eric Kubli an der Aufklärung der Wirkung des Sexpeptids. Geforscht wird nicht zuletzt, weil die Fortpflanzungsbiologie von Insekten auch von praktischem Interesse ist - Insekten übertragen Krankheiten (Schlafkrankheit, Malaria usw.) und richten Schäden in der Landwirtschaft an.
Bei der Aufklärung der Wirkungsmechanismen spielen unter anderem evolutionsbiologische Betrachtungen eine grosse Rolle. Die Wirkungen des Sexpeptids machen diesbezüglich durchaus Sinn: Es ist ökonomisch, dass die Weibchen vor allem dann Eier produzieren, wenn Spermien verfügbar sind, und es ist im Interesse des Weibchens, nach der Begattung in den Nachwuchs zu investieren, anstatt weitere Kopulationen zu haben. Für die Männchen sieht es in diesem Punkt etwas anders aus: sie «wollen» möglichst viele Weibchen begatten, um ihr Erbgut breit zu streuen.
Sozusagen als Kompromiss zwischen den unterschiedlichen Interessen der beiden Geschlechter hält die Wirkung des Sexpeptids nur rund eine Woche an, dann wird das Protein in der Hämolymphe, dem Blut der Insekten, abgebaut und die Weibchen verhalten sich wieder «jungfräulich».
Experimente zeigen aber, dass die Wirkung des Sexpeptids nur ein bis zwei Tage anhält, sofern zwar Sexpeptid, nicht aber gleichzeitig auch Spermien anwesend sind. Dies führte die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Zoologischen Institut zur Hypothese, dass Sexpeptid an Spermien gebunden übertragen wird.
Die Hypothese konnte nun bestätigt und diese Bindung auch näher beschrieben werden. Die Resultate wurden in der Ausgabe vom 8. Februar der Zeitschrift «Current Biology» veröffentlicht. Es zeigte sich, dass das Sexpeptid aus einem Teil besteht, der effektiv für die beobachteten Begattungsreaktionen verantwortlich ist («funktioneller Teil») und einem ans Spermium bindenden Teil («Anker»).
Sexpeptid bindet sich in erster Linie an den Schwanz der Spermien. Der funktionelle Teil wird dann abgespalten und geht in die Hämolymphe über, um in den «Zielorganen» seine Wirkung zu entfalten. Der «Anker» verbleibt am Spermium und verhindert dort eine weitere Bindung von Sexpeptid.
Die Bindung an Spermien hat für die Männchen den Vorteil, dass das Sexpeptid länger im Genitaltrakt der Weibchen verbleibt, wo es weniger schnell abgebaut wird als in der Hämolymphe.
Mit dem Nachweis der Bindung an die Schwänze der Spermien kann möglicherweise ein weiteres Phänomen erklärt werden: Die Spermien bei Drosophila melanogaster sind erstaunlicherweise mit 1.5 Millimeter in etwa gleich lang wie der gesamte Körper der Tiere. Bei anderen Arten von Drosophila ist das Spermium sogar 20-mal länger als der Körper. Warum? Eric Kubli: «Das Sexpeptid ist von evolutionärem Vorteil für die Männchen. Die Wirkung ist dabei umso grösser, je mehr Sexpeptid übertragen werden kann. Da das Sexpeptid an den Schwanz der Spermien bindet, sind lange Spermienschwänze von Vorteil. So entstand möglicherweise ein Selektionsdruck zu langen Spermienschwänzen.»
Die weitere Forschung wird sich unter anderem den Rezeptoren in den Zielorganen des Sexpeptids zuwenden. Allerdings bald ohne Professor Kubli, der Ende August 2005 in Pension gehen wird. Nach 35 Jahren Forschungstätigkeit wird er sich dann vor allem der von ihm mitbegründeten «Schweizerischen Studienstiftung» widmen: «Es ist aber erfreulich zu sehen, dass unterdessen auch Labors an anderen Universitäten sich für die Sexpeptide interessieren.»
