Männlich oder weiblich?
Kommt drauf an wann

"Finding Nemo", der erfolgreiche Disney- und Pixar-Film, beginnt mit einer Tragödie. Ein Clownfisch-Paar genießt sein neues Zuhause und die Eier, die sie gelegt haben, aber dann kommt ein großer Fisch, frisst das Weibchen und die meisten Eier und lässt nur eines dem verwitweten Vater übrig.

Eine herzzerreißende Geschichte, aber die Drehbuchschreiber haben eine der seltsamsten Eigenschaften der Clownfische übersehen (oder sie haben sich bewusst dazu entschieden, sie nicht zu berücksichtigen). Im Film führt die Katastrophe dazu, dass der Vater Merlin von einem abenteuerlustigen Fisch zu einem ängstlichen und besorgten Vater wird, der seinen Sohn vor jeder Gefahr bewacht. Wäre ein ähnlicher Fall in der Natur geschehen, hätte Merlin eine viel dramatische Veränderung durchgemacht: Er wäre weiblich geworden.

Die erste Szene von „Finding Nemo“:

Sowohl als auch, aber nicht immer gleichzeitig

Eine spontane Änderung des Geschlechts, von männlich zu weiblich oder von weiblich zu männlich, erscheint uns sehr seltsam, aber sie ist tatsächlich in vielen Tierfamlien häufig. Etwa 5-6 Prozent der Tierarten sind Hermaphroditen, das heißt sie produzieren sowohl Eier wie Spermien. Einige, zum Beispiel Schnecken, sind sogar simultane Hermaphroditen: Sie haben gleichzeitig männlich und weibliche Fortpflanzungsorgane, sowohl Eierstöcke wie Hoden. Andere produzieren zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine Art von Gameten, entweder Eizellen oder Sperma, aber sie können dies ändern und zur Produktion der anderen Art wechseln. Bei einigen Arten kann dieser Übergang mehrmals geschehen.

In allen Tierstämmen – den Schwämmen, den Nesseltieren, den Würmern, den Weichtieren, den Gliederfüßern, und sogar im Stamm der Wirbeltiere, zu der wir gehören – gibt es Dichogamie, also Tiere, die beiden Geschlechtern angehören können. Aber bei den Wirbeltieren ist die Dichogamie nur bei Fischen bekannt, und vielleicht erscheint uns deshalb dieses Phänomen so fremdartig. Die Tiere, mit denen wir unser Leben teilen, die wir am besten kennen, sind in der Regel Säugetiere, Vögel, vielleicht auch Reptilien – und keines von ihnen ist dichogam.

Die Vorteile der Größe

Warum sollte ein Lebewesen das Geschlecht wechseln, mit dem es geboren wurde? Um weiblich zu werden, muss ein männliches Lebewesen Gewebe entwickeln, das ihm ermöglicht, Eizellen zu produzieren, die sich sehr von Samenzellen unterscheiden, und in bestimmten Arten müssen auch Körperstruktur, Farbe, Verhalten und einiges mehr verändert werden. Dies sind komplexe und energetisch aufwendige Änderungen, und solche Phänomene entwickeln sich normalerweise nicht in der Evolution, wenn sie dem Tier keinen Vorteil verschaffen.

Sie beginnen ihr Leben als Weibchen und können Männchen werden, wenn sie groß genug sind. Ein Lippfisch im Roten Meer. Foto: Podolnaya Elena, Shutterstock

Die meisten Studien über die Dichogamie konzentrierten sich auf verschiedene Fischarten, und deshalb bezieht sich die meiste Information zu den möglichen Ursachen auf diese Tiere. Diese Studien zeigen, dass bei einem Großteil der Tiere, die ihr Geschlecht wechseln, der Schlüssel in der Größe liegt. Der Geschlechtswechsel geschieht bei Arten, bei denen die Körpergröße kritisch für den Fortpflanzungserfolg des Männchen ist und weniger für das Weibchen, oder umgekehrt: Wenn ein großes Männchen viel mehr Nachkommen produziert als ein kleines Männchen, die Körpergröße aber bei einem Weibchen keinen wesentlichen Einfluss auf die Anzahl von Nachkommen hat, dann ist die beste Strategie für solche Tiere, das Leben als Weibchen zu beginnen, und wenn sie genug groß sind, zu einem Männchen werden. Und umgekehrt bei Arten, bei denen die Anzahl der Nachkommen von der Größe des Weibchens abhängt und nicht von der des Männchens.

Wann hängt der Fortpflanzungserfolg eines männlichen Tieres von seiner Körpergröße ab? Wenn die Sozialstruktur der jeweiligen Fischart polygam ist, also wenn sie in Gruppen von einem männlichen Fisch und mehreren weiblichen Fischen leben. Männliche Fische konkurrieren miteinander um die weiblichen und somit um das Recht der Fortpflanzung: Ein schwächerer männlicher Fisch, der eine Gruppe von weiblichen Fischen kontrolliert, wird von einem ehrgeizigen und stärkeren männlichen Fisch verdrängt. Die größeren Fische sind auch stärker und haben somit die höhere Chance, die anderen männlichen Konkurrenten zu besiegen. Deshalb lohnt es sich für diese Fische, ihr Leben als weibliche Fische zu beginnen, und erst dann männlich werden, wenn sie groß genug sind, um erfolgreich mit anderen männlichen Fischen zu konkurrieren. Dieses Phänomen nennt sich „Protogynie“ („zuerst weiblich“).

Das ist der Fall, zum Beispiel, bei den verschiedenen Arten von Lippfischen (labridae), die auf Riffen leben und mit leuchtenden Farben geschmückt sind. Einige der Arten, wie der Lippfisch im Roten Meer (Thalassoma rueppelli) und der Spiegelfleck-Lippfisch (Coris aygula) ist im Golf von Akaba zu finden. Die am gründlichsten untersuchte Art dieser Familie ist der Blaukopf-Junker (Thalassoma bifasciatum), der in der Karibik lebt. Die männlichen Fische dieser Art sind sehr territorial und beherrschen einen Lebensraum, in dem eine Anzahl von weiblichen Blaukopf-Junker leben und Eier legen. Wenn ein männlicher Blaukopf-Junker stirbt, wird normalerweise der größte weibliche Blaukopf-Junker männlich und „erbt“ das Territorium. Der ehemalig weibliche Blaukopf-Junker beginnt nicht nur, Samenzellen zu produzieren, sondern ändert auch seine Farbe und sein Verhalten. Die Veränderungen können sehr schnell eintreten: Als Forscher das männliche Blaukopf-Junker aus einem Territorium entfernten, begann der größte weibliche Blaukopf-Junker innert Minuten, sich als männlicher Blaukopf-Junker zu benehmen und produzierte noch am selben Tag schon Spermien.

Große weibliche Fische können mehr Eier produzieren. Ein weiblicher Clownfisch (rechts) und ein männlicher – Foto: Bernard Dupont, flickr

Ein kleiner männlicher Fisch wird zu einem großen weiblichen

Bei Fischarten, die monogame Paare bilden, oder andere, die sich mehr oder weniger zufällig fortpflanzen, ist die umgekehrte Form der Dichogamie üblich: Sie beginnen ihr Leben als männliche Fische und werden weiblich, was man Protandrie („zuerst männlich“) nennt. Diese Form von Dichogamie hat für diese Fische einen Vorteil, nicht weil die weiblichen Fische um die männlichen konkurrieren, sondern weil die Anzahl der Eier, die sie produzieren können, von ihrer Größe abhängt. Während Samenzellen relativ klein und „billig“ zu produzieren sind, was die Ressourcen angeht, die der männliche Fisch investieren muss, sind die Eizellen viel größer und erfordern mehr Investition. Nicht nur die Eizellen sind größer als die Samenzellen, die Eier enthalten auch, wie die Eier von anderen Tieren, Nährstoffe, die der Fötus während seiner Entwicklung benötigt. große Fische können mehr Eier produzieren und sie in ihrem Bauch lagern, und so haben sie einen Vorteil gegenüber kleineren weiblichen Fischen.

Ein Beispiel dafür ist der Anemonenfisch, wie Nemo und sein Vater. (Nemo und sein Vater sind Clownfische, Clownfische gehören zur Familie der Anemonenfische) Anemonenfische leben normalerweise in kleinen Gruppen, über die nur ein Paar herrscht, ein männlicher und ein weiblicher, die die einzigen sind, die sich vermehren, und ein paar andere, jüngere. Wenn der weibliche stirbt, wird der männliche weiblich, und der größte der jüngeren wird geschlechtsreif und zum männlichen Herrscher. Im Film „Finding Nemo“ leben Nemo und sein Vater ohne andere Clownfische. Wenn Vater Merlin tatsächlich weiblich geworden wäre, wäre Nemo wahrscheinlich geschlechtsreif geworden und wäre dann… vielleicht ist es besser, nicht darüber nachzudenken. 

Warum vermehren sich die jüngeren nicht? Es scheint auf den ersten Blick, dass, wenn sie sich als weibliche Fische mit dem männlichen Herrscher vermehren würden, wie bei den Lippfischen, diese Bevölkerung der Anemonenfische einen größeren Fortpflanzungserfolg erzielen würden. Die Antwort liegt offenbar im begrenzten Lebensraum, der ihnen zur Verfügung steht. Anemonenfische leben in Symbiose mit Seerosen, deren brennende Arme sie nicht verletzen und sie vor feindlichen Fischen schützen. Die Anemonenfische haben einen Vorteil von diesem „Geschäft“, aber es bedeutet auch, dass die Region, in der sie ihre Eier legen und wo sie selbst leben können, durch den Standort der Seerosen in der Umgebung begrenzt ist. Ein Modell eines Forschers aus Japan zeigte, dass unter diesen Bedingungen eine monogame Lebensweise, wie sie tatsächlich bei den Anemonenfischen eingehalten wird, zu einer größeren Anzahl von Nachwuchs führt.

Grundeln wechseln das Geschlecht mehrmals hin und her, und zwar nicht nur unter besonderen Bedingungen. Eine Zitronen-Grundel (rechts) und eine Korallengrundel (links) – Foto: Madelein Wolfaardt (right), Mike Workman (left), Shutterstock

Weiblich, männlich, weiblich

In der dritten Gruppe der Tiere, bei denen Dichogamie vorkommt, sind diejenigen, die Mühe haben sich zu entscheiden: Sie können von männlich zu weiblich und zurück mehrmals hin und her wechseln. Ein Beispiel dafür ist der Putzerlippfisch (Labroides dimidiatus), den man auch unter anderem im Golf von Akaba finden kann. Als Forscher in Japan die weiblichen Putzerlippfische entfernten, ging ein Teil der verwitweten männlichen Putzerlippfische in andere Territorien über und paarten sich mit den männlichen Putzerlippfischen dort. Der kleinere und schwächere von den beiden wurde wieder weiblich.

Es gibt auch Fische, die das Geschlecht mehrmals hin und her wechseln, und zwar nicht nur unter besonderen Bedingungen, darunter viele verschiedene Arten von Grundeln. Diese Fische leben zwischen den „Ästen“ von Korallen wie die Gattung der Steinkorallen (Acropora), wo sie relativ geschützt vor feindlichen Fischen sind. Um einen Partner zu finden, müssen viele von ihnen ihre Korallenkolonie verlassen und eine naheliegende Kolonie besuchen, ein Abenteuer, das ziemlich gefährlich sein kann. Forscher nehmen an, dass ihre dichogame Fähigkeit, ihr Geschlecht zu wechseln, sich dazu entwickelt hat, damit sie weniger dieser Gefahr ausgesetzt seien. Wenn so eine männliche Grundel zu einer Koralle kommt, in deren Umgebung sich eine männliche Grundel befindet, aber keine weibliche, muss sie nicht aufgeben und zu einer anderen Koralle schwimmen. Eine der männlichen kann einfach weiblich werden, und dann können sich die beiden fortpflanzen. Dasselbe geschieht, wenn eine weibliche Grundel von dieser Art zu einer Koralle kommt, wo sich nur eine weibliche Grundel von ihrer Art befindet.

Wie bestimmen sie, wer der beiden ihr Geschlecht wechselt? Bei Grundeln ist die Körpergröße sowohl für die weiblichen wie für die männlichen Grundeln ein Vorteil, aber weibliche wachsen schneller als männliche. Daher ist es praktischer, wenn der kleinere der beiden Fische ein weiblicher ist und so den anderen in seiner Größe „erreicht“. Studien haben tatsächlich gezeigt, dass bei einem Paar von zwei männlichen Grundeln die kleinere weiblich wird und bei zwei weibliche die größere männlich. Treffen aber eine weibliche und eine männliche Grundel aufeinander, bleiben sie so, wie sie sind, auch wenn die weibliche größer ist als die männliche. Es scheint von Vorteil zu sein, wenn der kleinere Fisch ein weiblicher ist, aber dieser Vorteil ist nicht groß genug, in eine Geschlechtsumwandlung zu investieren, wenn diese nicht erforderlich ist.

Ein Teil der Thalassoma entwickeln sich zuerst zu männlichen Lippfischen, aber präsentieren sich als weibliche. Ein Blaukopf-Junker und daneben gelbe weibliche Fische oder vielleicht männliche im ersten Stadium ihrer Entwicklung – Foto: Rob Atherton, Shutterstock

Ein Männchen im Weibspelz

Und zum Schluss, um die Sache noch ein wenig komplizierter zu machen, gibt es Fische, die mit der üblichen Methode nicht zufrieden sind und einen anderen Weg wählen. Erinnerst Du Dich an den Blaukopf-Junker, aus der Familie der Junker? Die meisten Junker beginnen ihr Leben als weibliche Junker, werden dann männlich und beherrschen das Territorium, in dem die weiblichen ihre Eier legen. Aber nicht alle. Ein kleiner Teil von ihnen entwickeln sich schon von Geburt als männliche Junker, aber sie sind anders als die großen männlichen, die das Territorium beherrschen (die einmal weiblich waren). Diese Junker, die „Blaukopf-Junker (initiale phase)“ genannt werden, sind klein, verfärben sich und sind den weiblichen sehr ähnlich.

Ihre Größe ermöglicht es ihnen nicht, mit den großen und bunten Männchen zu konkurrieren, sie versuchen es auch gar nicht. Initiale phase-Blaukopf-Junker haben kein eigenes Territorium, und sie vermehren sich auf eine Weise, die uns vielleicht nicht fair dünkt: Wenn ein weiblicher Junker Eier in das Territorium des großen männlichen Junkers legt, schleicht sich der kleine männliche hinein und befruchtet einen Teil davon, bevor der große männliche dazu kommt. Sein weibliches Aussehen erlaubt es ihm anscheinend, sich im Territorium des großen männlichen zu tummeln, ohne dass er von diesem angegriffen wird.

Die Initiale phase-Blaukopf-Junker erscheinen, laut Studien, vor allem in dichten Junkerbevölkerungen, in denen ein heftiger Wettbewerb zwischen den großen männlichen Junkern um das Territorium besteht. Sie verkörpern eine zusätzliche Strategie, wie die Fische ihre Gene an die nächste Generation weitergeben, diesmal nicht durch Dichogamie, sondern indem sie vorgeben, sie seien vom anderen Geschlecht.