Von Philip Cohen

Eine Jungfrauengeburt, die der modernen Wissenschaft am nächsten kommt, haben britische Genetiker in der vergangenen Woche den bemerkenswerten Fall eines kleinen Jungen beschrieben, dessen Körper zum Teil aus einer unbefruchteten Eizelle stammt. Die Entdeckung ermöglichte einen seltenen Einblick in die Steuerung der menschlichen Entwicklung und die evolutionären Veränderungen, die das Geschlecht für die Fortpflanzung bei Säugetieren unentbehrlich gemacht haben.

Parthenogenese – die Entwicklung einer unbefruchteten weiblichen Geschlechtszelle ohne jeglichen männlichen Beitrag – ist eine normale Lebensform für einige Pflanzen, Insekten und sogar Eidechsen. Manchmal beginnt sich auch ein unbefruchtetes Säugetier-Ei zu teilen, aber dieses Wachstum kommt meist nicht weit. Der selbst aktivierte “Embryo” bildet rudimentäre Knochen und Nerven, aber es gibt einige Gewebe, wie z. B. Skelettmuskeln, die er nicht bilden kann, was eine weitere Entwicklung verhindert. Stattdessen entwickelt er sich zu einer Art gutartigem Tumor, der als Eierstock-Teratom bezeichnet wird.

Warum Säugetiere diese Blockaden der Parthenogenese entwickelt haben sollten, wird heftig diskutiert (siehe “Why genes have a gender”, New Scientist, 22. Mai 1993), aber die Blockaden bedeuten, dass das Geschlecht für die Fortpflanzung und Entwicklung von Säugetieren notwendig ist.

Jetzt haben David Bonthron und seine Kollegen von der Universität Edinburgh gezeigt, dass dies nur teilweise wahr ist. In der diesen Monat erscheinenden Ausgabe von Nature Genetics (Bd. 11, S. 164) beschreiben sie den Fall eines dreijährigen Jungen, den sie FD nennen, der leichte Lernschwierigkeiten und asymmetrische Gesichtszüge hat, ansonsten aber gesund erscheint.

Die Genetiker erkannten zuerst, dass FD ungewöhnlich war, als sie seine weißen Blutkörperchen untersuchten. Da FD ein Junge ist, sollten seine Zellen alle ein Y-Chromosom haben, das das Gen für “Männlichkeit” enthält. Aber seine Zellen enthalten zwei X, die chromosomale Signatur einer Frau.

Gelegentlich tragen chromosomale Frauen ein X-Chromosom mit einem Stück des Y-Chromosoms, das das Männlichkeitsgen enthält. Bonthron und seine Kollegen nahmen zunächst an, dass FD ein Beispiel für dieses Syndrom sei. Aber selbst als sie eine extrem empfindliche DNA-Technologie einsetzten, konnten sie in den weißen Blutkörperchen von FD kein Y-Chromosom-Material nachweisen.

Die eigentliche Überraschung kam, als die Forscher entdeckten, dass sich die Haut des Jungen genetisch von seinem Blut unterscheidet, denn die Haut enthält die normalen X- und Y-Chromosomen eines typischen Mannes. Dieser Hinweis veranlasste die Forscher, die X-Chromosomen von FD genauer zu untersuchen. Bei einer normalen Frau enthält jede Zelle zwei verschiedene X-Chromosomen, eines vom Vater und eines von der Mutter.

Die Forscher untersuchten die DNA-Sequenzen entlang der X-Chromosomen in FDs Haut und Blut und entdeckten, dass die X-Chromosomen in allen seinen Zellen identisch waren und vollständig von seiner Mutter stammten. Ebenso waren beide Mitglieder jedes der 22 anderen Chromosomenpaare in seinem Blut identisch und stammten vollständig von der Mutter ab.

Was könnte diese ungewöhnliche Mischung von Genen in einer Person erklären? Die Forscher glauben, dass die Entwicklung von FD begann, als sich eine unbefruchtete Eizelle selbst aktivierte und sich zu teilen begann. Eine Samenzelle befruchtete dann eine der Zellen, und das Zellgemisch begann, sich zu einem normalen Embryo zu entwickeln. Diese Verschmelzung mit einem Spermium muss schon sehr früh stattgefunden haben, denn selbst aktivierte Eizellen verlieren schnell die Fähigkeit, befruchtet zu werden. Irgendwann müssen die unbefruchteten Zellen ihre DNA verdoppelt haben, so dass ihre Chromosomenzahl wieder auf 46 anstieg. Wo die unbefruchteten Zellen auf eine Entwicklungsblockade stießen, so die Forscher, glichen die befruchteten Zellen diese aus und füllten das betreffende Gewebe auf.

Der Fall von FD zeigt nach Ansicht der Forscher, dass unbefruchtete Zellen, unabhängig von den Blockaden, die einer erfolgreichen menschlichen Parthenogenese im Wege stehen, eindeutig nicht immer behindert sind. So waren diese Zellen beispielsweise in der Lage, ein scheinbar normales Blutsystem für FD zu schaffen.

FDs Fall passt auch zu den Forschungen an Mäusen, bei denen Forscher in der Lage waren, durch In-vitro-Fertilisation teilweise parthenogenetische Tiere zu schaffen. Azim Surani, Genetiker an der Universität Cambridge, sagt, dass seine Experimente auch die Haut als ein Gewebe identifiziert haben, in dem parthenogenetische Zellen in der Regel ausgeschlossen sind, vermutlich weil sie sich nur schwer entwickeln können. Diese Ähnlichkeiten deuten seiner Meinung nach darauf hin, dass die Barrieren für eine Entwicklung ohne Vater schon früh in der Evolution der Säugetiere errichtet wurden.

Experimente mit Mäusen haben auch gezeigt, dass parthenogenetische Zellen langsamer wachsen als normale Zellen und dass beide im selben Gewebe koexistieren können. Der Anteil der parthenogenetischen Zellen in einem bestimmten Gewebetyp kann auch im gesamten Körper variieren. Die Forscher glauben, dass dies erklären könnte, warum das Gesicht von FD leicht asymmetrisch ist, mit kleineren Merkmalen auf der linken Seite. Bonthron stellt fest, dass einer von ein paar hundert Menschen eine leichte Asymmetrie aufweist, und es ist möglich, dass einige dieser Menschen auch teilweise parthenogenetisch sind.

Allerdings glaubt Bonthron, dass ähnliche Fälle unglaublich selten sind. Viele verschiedene Arten von Störungen in der frühen Entwicklung können eine Körperasymmetrie verursachen, und die bemerkenswerte Genetik von FD hing von einer höchst ungewöhnlichen Kombination von Umständen ab, die innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters auftraten. “Ich glaube nicht, dass wir jemals wieder so etwas sehen werden”, sagt Bonthron. (siehe Diagramm)