Das Y-Chromosom mag ein Symbol für Männlichkeit sein, aber es wird immer deutlicher, dass es alles andere als stark und beständig ist, so Professor Darren Griffin und Dr. Peter Ellis.

Das Y-Chromosom mag ein Symbol für Männlichkeit sein, aber es wird immer deutlicher, dass es alles andere als stark und beständig ist. Obwohl es das „Hauptschalter“-Gen SRY trägt, das bestimmt, ob sich ein Embryo als Mann (XY) oder Frau (XX) entwickelt, enthält es nur sehr wenige andere Gene und ist das einzige Chromosom, das für das Leben nicht notwendig ist. Frauen kommen schließlich auch ohne ein solches Chromosom aus.

Das Y-Chromosom hat sich zudem rasch degeneriert, so dass Frauen zwei völlig normale X-Chromosomen haben, Männer jedoch ein X und ein verschrumpeltes Y. Wenn die Degeneration in gleichem Tempo weitergeht, bleiben dem Y-Chromosom nur noch 4,6 Millionen Jahre, bevor es ganz verschwindet. Das klingt nach einer langen Zeit, ist es aber nicht, wenn man bedenkt, dass das Leben auf der Erde schon seit 3,5 Milliarden Jahren existiert.

Das Y-Chromosom war nicht immer so. Wenn wir die Uhr bis vor 166 Millionen Jahren zurückdrehen, bis zu den ersten Säugetieren, sah die Sache ganz anders aus. Das frühe „Proto-Y“-Chromosom hatte ursprünglich die gleiche Größe wie das X-Chromosom und enthielt die gleichen Gene. Das Y-Chromosom hat jedoch einen grundlegenden Fehler. Im Gegensatz zu allen anderen Chromosomen, von denen wir in jeder unserer Zellen zwei Kopien haben, liegt das Y-Chromosom immer nur in einer einzigen Kopie vor, die von den Vätern an ihre Söhne weitergegeben wird.

Das bedeutet, dass die Gene auf dem Y-Chromosom keine genetische Rekombination durchlaufen können, d. h. die „Vermischung“ von Genen, die in jeder Generation stattfindet und dazu beiträgt, schädliche Genmutationen zu beseitigen. Ohne die Vorteile der Rekombination degenerieren die Gene auf dem Y-Chromosom mit der Zeit und gehen schließlich aus dem Genom verloren.

Trotz dessen haben neuere Forschungen gezeigt, dass das Y-Chromosom einige ziemlich überzeugende Mechanismen entwickelt hat, um „auf die Bremse zu treten“ und die Geschwindigkeit des Genverlustes bis zu einem möglichen Stillstand zu verlangsamen.

In einer kürzlich in PLoS Genetics veröffentlichten dänischen Studie wurden beispielsweise Teile des Y-Chromosoms von 62 verschiedenen Männern sequenziert und festgestellt, dass es für groß angelegte strukturelle Umlagerungen anfällig ist, die eine „Genamplifikation“ ermöglichen – den Erwerb mehrerer Kopien von Genen, die eine gesunde Spermienfunktion fördern und den Genverlust abschwächen.

Die Studie zeigte auch, dass das Y-Chromosom ungewöhnliche Strukturen, so genannte „Palindrome“ (DNA-Sequenzen, die vorwärts und rückwärts gleich lauten – wie das Wort „Kajak“), entwickelt hat, die es vor weiterem Abbau schützen. Sie verzeichneten eine hohe Rate von „Genkonversionsereignissen“ innerhalb der palindromischen Sequenzen auf dem Y-Chromosom – dies ist im Grunde ein „Kopieren und Einfügen“-Prozess, der es ermöglicht, beschädigte Gene zu reparieren, indem eine unbeschädigte Sicherungskopie als Vorlage verwendet wird.

Bei anderen Arten (Y-Chromosomen gibt es bei Säugetieren und einigen anderen Arten) deutet eine wachsende Zahl von Beweisen darauf hin, dass die Genamplifikation des Y-Chromosoms ein allgemeines Prinzip ist. Diese verstärkten Gene spielen eine entscheidende Rolle bei der Spermienproduktion und (zumindest bei Nagetieren) bei der Regulierung des Geschlechterverhältnisses der Nachkommen. In einem kürzlich in der Zeitschrift Molecular Biology and Evolution veröffentlichten Artikel weisen die Forscher nach, dass diese Zunahme der Genkopienzahl bei Mäusen ein Ergebnis der natürlichen Auslese ist.

Bei der Frage, ob das Y-Chromosom tatsächlich verschwinden wird, ist die wissenschaftliche Gemeinschaft, wie derzeit auch das Vereinigte Königreich, derzeit in die „Leaver“ und die „Remainers“ gespalten. Die letztere Gruppe argumentiert, dass ihre Schutzmechanismen gute Arbeit leisten und das Y-Chromosom gerettet haben. Die „Leaver“ hingegen sagen, dass sie lediglich dafür sorgen, dass das Y-Chromosom sich an den Fingernägeln festhält, bevor es schließlich von der Klippe stürzt. Die Debatte geht also weiter.

Eine führende Verfechterin des Leave-Arguments, Jenny Graves von der La Trobe University in Australien, behauptet, dass die Y-Chromosomen, wenn man eine langfristige Perspektive einnimmt, unweigerlich dem Untergang geweiht sind – auch wenn sie manchmal etwas länger durchhalten als erwartet. In einer Arbeit aus dem Jahr 2016 weist sie darauf hin, dass japanische Stachelratten und Maulwürfe ihre Y-Chromosomen vollständig verloren haben – und argumentiert, dass die Prozesse, bei denen Gene auf dem Y-Chromosom verloren gehen oder entstehen, unweigerlich zu Fruchtbarkeitsproblemen führen. Dies wiederum kann zur Entstehung völlig neuer Arten führen.

Der Untergang der Männer?

Wie wir in einem Kapitel eines neuen E-Books darlegen, bedeutet selbst das Verschwinden des Y-Chromosoms beim Menschen nicht unbedingt, dass die Männer selbst auf dem Rückzug sind. Selbst bei den Arten, die ihr Y-Chromosom vollständig verloren haben, sind sowohl Männchen als auch Weibchen für die Fortpflanzung notwendig.

In diesen Fällen hat sich das SRY-Gen, das die genetische Männlichkeit bestimmt, auf ein anderes Chromosom verlagert, was bedeutet, dass diese Arten Männchen produzieren, ohne ein Y-Chromosom zu benötigen. Das neue geschlechtsbestimmende Chromosom – dasjenige, auf das SRY gewandert ist – müsste dann jedoch den Prozess der Degeneration von vorne beginnen, und zwar aufgrund des gleichen Mangels an Rekombination, der das vorherige Y-Chromosom zum Scheitern verurteilt hat.

Das Interessante am Menschen ist jedoch, dass das Y-Chromosom zwar für die normale menschliche Fortpflanzung benötigt wird, viele der Gene, die es trägt, jedoch nicht notwendig sind, wenn man Techniken der assistierten Reproduktion einsetzt. Das bedeutet, dass die Gentechnik bald in der Lage sein könnte, die Genfunktion des Y-Chromosoms zu ersetzen, so dass gleichgeschlechtliche weibliche Paare oder unfruchtbare Männer schwanger werden können. Doch selbst wenn es möglich wäre, dass alle Menschen auf diese Weise schwanger werden, ist es höchst unwahrscheinlich, dass fruchtbare Menschen einfach aufhören würden, sich auf natürlichem Wege fortzupflanzen.

Auch wenn dies ein interessanter und heiß diskutierter Bereich der Genforschung ist, gibt es wenig Grund zur Sorge. Wir wissen nicht einmal, ob das Y-Chromosom überhaupt verschwinden wird. Und selbst wenn es verschwinden sollte, werden wir, wie wir gezeigt haben, höchstwahrscheinlich weiterhin Männer brauchen, damit eine normale Fortpflanzung möglich ist.

Die Aussicht auf ein „Nutztier“-System, bei dem einige wenige „glückliche“ Männer ausgewählt werden, um die Mehrheit unserer Kinder zu zeugen, ist sicherlich nicht in Sicht. Auf jeden Fall wird es in den nächsten 4,6 Millionen Jahren weitaus dringendere Probleme geben.

Darren Griffin, Professor für Genetik, Universität Kent und Peter Ellis, Dozent für Molekularbiologie und Reproduktion, Universität Kent

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.