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Von diesen kleinen Nagern war bekannt, dass sich die Spermien in mehreren Dutzend zu sogenannten Zügen zusammenlagern, um ihre Vortriebsgeschwindigkeit um bis zu 50% zu verbessern. Dabei nutzen sie ihren abgeknickten Kopf um sich am Nachbar sozusagen einzuhaken. Dies ist ein erstaunliches Verhalten, da beobachtet wurde, dass mehrer Spermien im Zug während der Fortbewegung bereits die eine gesteigerte Schwimmbewegung einleiten, die sonst zur Durchbohrung der Eizellenwand dient und dadurch die Geschwindigkeit des Zuges steigern. Dies ist aber ein eindeutig altruistisches Verhalten, da diese Spermien später keine Eizelle mehr befruchten können.
Um das Ganze genauer zu untersuchen, mixten die Forscher Spermien von zwei geographisch getrennten Arten von Hirschmäusen (P. maniculatus und P. polionotus), die sich im Labor aber erfolgreich paaren lassen. Dafür wurden die Spermien zuvor mit unterschiedlichen Farbstoffen zur Unterscheidung gefärbt. Dabei zeigte sich, dass 75% aller Spermien sich mit Kollegen der gleichen Art zusammenlagerten. Dies setzt eine aktive Erkennung von Selbst und Nicht-Selbst voraus, die durch einen unbekannten Mechanismus vermittelt wird.
Um zu untersuchen, ob diese Glanzleistung der Diskriminierung auch Unterscheidungen zwischen Vertretern der eigenen Art ermöglichte, wiederholten die Forscher das Experiment mit Spermien von Mäusemännchen derselben Art. Bei P. polionotus zeigte sich eine homogene Mischung der Spermien verschiedener Männchen. P. maniculatus zeigte dagegen eine eindeutige Diskriminierung zwischen Spermien unterschiedlicher Männchen.

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Und das lässt sich Anhand des Paarungsverhaltens recht einleuchtend erklären, denn P. polionotus lebt weitgehend monogam, die Wahrscheinlichkeit, dass Spermien unterschiedlicher Herkunft im gleichen Weibchen um die Befruchtung der Eizellen konkurrieren, ist also relativ gering. P. maniculatus dagegen betreibt ein ziemlich hektisches Paarungsverhalten und es wurden schon hochgradig promiskuitive Zustände mit mehreren verschiedenen Männchen im Minutentakt beobachtet. Hier sieht die Konkurrenzsituation also ganz anders aus, und die Spermien desselben Männchens tun gut daran ihresgleichen zu erkennen und nötigenfalls durch Selbstopfer den eigenen Genen zur Befruchtung der Eizelle zu verhelfen.
Was für biochemische Prozesse dieser Erkennungsleistung zugrunde liegen, muss noch weiter erforscht werden. Die Autoren lassen es sich aber nicht nehmen eine Hypothese zu formulieren. So kommen beispielsweise bei Hefen oder Schleimpilzen hochgradig variable Gene vor, die eine Oberflächenprotein exprimieren, dass Individuen desselben Genotyps eine Erkennung und Bindung untereinander ermöglichen. Etwas ähnliches könnte diesen Erkennungsprozess auch bei Spermien steuern.

Fisher, H., & Hoekstra, H. (2010). Competition drives cooperation among closely related sperm of deer mice Nature DOI: 10.1038/nature08736

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Spermium und Eizelle (Wikipedia)

In einem einfachen Versuchsaufbau mit mit einer T-Gabelung der Dimensionen 20×20 μm (Breite x Höhe) und einer Schwimmstrecke von 600 μm vor der Gabelung entschieden sich 49.1% der 714 erfassten Spermien für die linke Seite, was statistisch einer typischen Zufallsverteilung von 50 zu 50 entspricht. Zwingt man die Jungs nun aber 600 μm vor der T-Gabelung eine Rechtskurve zu schwimmen, entschieden sich 58,6% an der folgenden T-Gabelung nach links zu schwimmen. das ist eine signifikante Tendenz, bei der zweiten Richtungsänderung die entgegengesetzte Richtung einzuschlagen. Und dafür gibt es auch eine Namen: Spontaneous Alternation Aehavior (SAB), frei übersetzt Spontanes Alternationsverhalten. Heisst soviel wie, dass nach einer Richtungsänderung preferenziell bei der nächsten die entgegengesetzte eingeschlagen wird. Dies setzt eine einfache Form von Erinnerungsvermögen voraus, die dei nachfolgende Entscheidung beeinflusst! Dieses Verhalten kommt beispielsweise bei freischwimmenden einzelligen Mikroorganismen vor und könnte ein “im-Kreis-Schwimmen” verhindern. Den selben Zweck könnte es wohl auch bei unseren kleinsten autonomen Genomeinheiten spielen, da es sicher kontraproduktiv für ein Spermium ist im Kreis zu schwimmen. Abgesehen von dem altbekannten “Maiglöckchengeruch” der Eizelle, der unwiederstehliche Anziehungskraft auf die Spermien ausübt, hilft ihnen dieses Verhalten möglicherweise, ihr Ziel besser oder schneller zu erreichen.
Ein Gedanke kommt mir da noch: Wie sah das im Lab wohl aus, wenn einer der “gesunden Donoren” (möglicherweise ein Mitarbeiter, oder der Boss selbst) von der Toilette zurückkam und dem technischen Personal das “Sample” überreichte, um das nächste Experiment anzusetzen?
Ein toller Artikel, der meinen Tag bedeutend verschönt hat! Vielen Dank! (Gefunden bei WELT ONLINE Wissen)

Brugger, P. (2002). Do sperm cells remember? Behavioural Brain Research, 136 (1), 325-328 DOI: 10.1016/S0166-4328(02)00127-4

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