Rein wissenschaftlich gesehen, ist der Sinn des Lebens die Fortpflanzung. Egal, ob Regenwürmer, Fische, Vögel, Pflanzen oder Menschen, jedes Individuum muss sich fortpflanzen, um seine eigene Art zu erhalten. Ausschließlich dadurch kann neues Leben entstehen.
Unter Fortpflanzung, auch Reproduktion genannt, versteht man das Erzeugen neuer, eigenständiger Lebewesen. In der Regel bedeutet dies auch, dass die Anzahl der Individuen steigt.
Wenn sich Lebewesen fortpflanzen, heißt das allerdings nicht automatisch, dass sie sich auch vermehren. Die Vermehrung zielt darauf ab, dass sich die Anzahl der Individuen erhöht.
Wenn ein Lebewesen nur einen Nachkommen erzeugt, hat sich die Individuenzahl zwar kurzfristig erhöht, langfristig gesehen stirbt aber der Erzeuger und die Individuenzahl bleibt gleich. Es müssen also mindestens zwei Nachkommen in einem Fortpflanzungszyklus gezeugt werden, damit man von einer Vermehrung sprechen kann.
Achtung! Fortpflanzung ≠ Vermehrung!
Funktionsweise der Fortpflanzung
Man unterscheidet zwischen der ungeschlechtlichen und der geschlechtlichen Fortpflanzung.
Für eine detailliertere Ausführung zu den Themen ungeschlechtliche, eingeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung findest Du weiterführende Artikel auf StudySmarter.
Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung findet keine Paarung statt und das Erbgut der Nachkommen ist identisch mit dem des Erzeugers. Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung hingegen kommt es zur Paarung zweier Geschlechter und zu einer Kombination der Erbinformationen. Die eingeschlechtliche Fortpflanzung ist eine Sonderform und kann je nach Subtyp der un- oder geschlechtlichen Fortpflanzung zugeteilt werden.
Vorsicht! Ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung schließen sich nicht aus! Es gibt viele Organismen, die sich sowohl un- als auch geschlechtlich fortpflanzen können.
Ungeschlechtliche Fortpflanzung
Bei den meisten Pflanzen, Algen, Pilzen und Einzellern ist die ungeschlechtliche Fortpflanzung, auch asexuelle Fortpflanzung genannt, die primäre Form der Vermehrung. Im Reich der Tiere findet man die ungeschlechtliche Fortpflanzung nur in einfach organisierten Lebewesen. So etwa unter den Würmern.
Neben dem Synonym asexuelle Fortpflanzung, wird die ungeschlechtliche Vermehrung außerdem als Monogonie und Agamogenie bezeichnet.
Lebewesen, die sich ausschließlich ungeschlechtlich fortpflanzen, haben nur ein Geschlecht. Es wird also nicht zwischen weiblich und männlich unterschieden. Folglich gibt es auch keine Geschlechtszellen.
Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung findet keine Befruchtung und keine Rekombination statt. Die Nachkommen entwickeln sich durch die Zellteilung des Elternorganismus. Das bedeutet auch, dass die sogenannte Tochterzelle identisch mit der Mutterzelle ist. Nur durch spontane Mutationen kann sich das Erbgut der Tochterzelle verändern.
Abbildung 1: Ungeschlechtliche Fortpflanzung bei der KartoffelQuelle: biologieunterricht.org
Alle Lebewesen, die aus einer ungeschlechtlichen Fortpflanzung hervorgehen, sind Klone.
Nicht nur Einzeller pflanzen sich durch Zellteilung fort. Auch mehrzellige Organismen können sich dadurch fortpflanzen. Dabei werden neu gebildete Zellen vom Elternorganismus abgeteilt und ein eigenständiges Individuum kann heranwachsen.
Beispiele hierfür sind die Knospung bei Pflanzen oder die Sprossung bei Hefen.
Wenn Du Dir nicht mehr sicher bist, wie die Zellteilung funktioniert, schaue Dir gerne die entsprechenden Artikel zum Thema Zellteilung und Mitose an.
Vor- und Nachteile der ungeschlechtlichen Fortpflanzung
| Vorteile | Nachteile |
| Die Nachkommen sind untereinander identisch → vorteilhafte Genkombinationen bleiben erhalten | Keine Rekombination → kein Austausch an Erbinformation --> keine neuen, vorteilhaften Genkombinationen |
| Keine zeit- und ressourcenintensive Suche nach Sexualpartnern bzw. -partnerinnen |
| Keine zeit- und ressourcenintensive Entwicklung und Aufzucht der Nachkommen | Anhäufung schädlicher Mutationen |
Da der Austausch an Erbinformationen für die Evolution essenziell ist, pflanzen sich die wenigsten mehrzelligen Organismen ausschließlich asexuell fort. Prokaryoten sind Lebewesen, die keinen Zellkern besitzen und meistens nur aus einer Zelle bestehen. Diese können sich nur ungeschlechtlich fortpflanzen. Sie benutzen den horizontalen Gentransfer, um Erbgut untereinander auszutauschen.
Geschlechtliche Fortpflanzung
Die geschlechtliche Fortpflanzung – auch sexuelle Fortpflanzung genannt – zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Zellen mit unterschiedlichem Erbgut sich vereinigen und ihr Erbgut rekombinieren. Viele Organismen haben dafür spezialisierte Geschlechtszellen, sogenannte Gameten.
Beim Menschen sind das beispielsweise die Eizelle und das Spermium.
Synonyme für die geschlechtliche Fortpflanzung sind neben der sexuellen Fortpflanzung auch die Bezeichnung zweigeschlechtliche Fortpflanzung.
Bei der Befruchtung verschmelzen die beiden haploiden Zellkerne der Geschlechtszellen zum Zygotenkern. Dadurch verdoppelt sich der Chromosomensatz (diploid). Anschließend erfolgt die Meiose, bei der sich der Chromosomensatz wieder halbiert (haploid).
Bei dieser Art der Zellteilung werden die Chromosomen zufällig auf die Tochterkerne aufgeteilt. Die so entstandenen Tochterzellen haben alle eine individuelle Erbinformation.
Abbildung 2: Zyklus der zweigeschlechtlichen Fortpflanzung am Beispiel Mensch Quelle: spektrum.de
Auf diese Weise pflanzen sich alle vielzelligen Tiere – also auch Menschen – von Generation zu Generation fort. Bei Menschen und anderen höher organisierten Eukaryoten ist die geschlechtliche Fortpflanzung die einzige Art der Fortpflanzung. Dafür besitzen diese häufig zwei Geschlechter, welche eigens für die Fortpflanzung angelegte Geschlechtsorgane ausbilden.
Die sexuelle Fortpflanzung bei Organismen mit zwei Geschlechtern nennt man auch zweigeschlechtliche Fortpflanzung.
Es gibt jedoch auch immer wieder Lebewesen, welche die Geschlechtsorgane beider Geschlechter in einem Individuum vereinen. Diese Ausprägung nennt man Hermaphroditismus oder auch Zwittrigkeit. Diese doppelgeschlechtlichen Individuen können sich selbst befruchten. Hermaphroditismus findet sich oft im Reich der Pflanzen oder auch bei Regenwürmern.
Nicht bei allen Organismen, die sich sexuell fortpflanzen, unterscheiden sich die Gameten in ihrer Form und Struktur. Bei solchen Lebewesen wird der Begriff "Paarungstypen" anstelle von Geschlechtern verwendet.
Pilze können sich geschlechtlich fortpflanzen, bilden aber keine Gameten. Stattdessen kreuzen und fusionieren die Hyphen der Pilze. Anschließend werden je nach Pilzart Fruchtkörper oder vielzellige Geschlechtsorgane, die Gametangien, gebildet.
Vor- und Nachteile der geschlechtlichen Fortpflanzung
Vorteile | Nachteile |
Rekombination des Erbguts → neue Genkombinationen → schnelle Anpassungsfähigkeit an ändernde Umweltbedingungen | Produktion von Gameten und Entwicklung von Geschlechtsorganen ist sehr energieaufwändig |
Zwei Gene desselben Allels → rezessive Mutationen kommen nicht zum Tragen | |
Keine Anhäufung schädlicher Mutationen | Weniger Nachkommen |
Kein Wettbewerb zwischen zwei nützlichen Mutationen → können in einem Individuum vereint werden | Partnersuche, Entwicklung und Aufzucht der Nachkommen ist sehr zeit- und ressourcenintensiv |
Eingeschlechtliche Fortpflanzung
Der Name legt nahe, dass keine Befruchtung stattfindet. Der Unterschied zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung ist aber, dass es trotzdem zwei Geschlechter gibt. Die Nachkommen entstehen aus einer unbefruchteten Eizelle. Diese wird durch bestimmte Hormone dazu angeregt, sich zu teilen.
Die eingeschlechtliche Fortpflanzung wird auch Parthenogenese oder Jungfernzeugung genannt.
In der Regel findet keine Meiose statt. Die diploide Eizelle teilt sich so lange, bis ein eigenständiger Organismus entsteht. Bei dieser Entwicklung findet keine Rekombination statt und die Nachkommen sind Klone der Mutter. Das hat zur Folge, dass alle Nachkommen aus einer eingeschlechtlichen Fortpflanzung weiblich sind. Diese Weibchen lassen sich nicht von Weibchen aus einer geschlechtlichen Fortpflanzung derselben Art unterscheiden.
Organismen, bei denen eingeschlechtliche Fortpflanzung vorkommen kann, sind:
- Würmer
- Insekten
- Krebse
- Schnecken
- Echse
- Schlangen
Die eingeschlechtliche Fortpflanzung kann obligatorisch oder fakultativ sein. Bei Blattläusen lässt sich der heterogene Generationswechsel beobachten. Bei günstigen Umweltbedingungen (z. B. im Frühling) pflanzen sich Blattläuse eingeschlechtlich fort.
Dies führt zum raschen Anstieg der Populationsgröße. Erst wenn sich die Umweltbedingungen verschlechtern (Herbst), entwickeln sich geflügelte Blattläuse beider Geschlechter. Diese können dann ihre Wirtspflanze verlassen und neues Terrain besiedeln.
Unter Heterogenie versteht man, den Wechsel zwischen geschlechtlicher und eingeschlechtlicher Fortpflanzung.
Ein sehr bekanntes Beispiel für eingeschlechtliche Fortpflanzung und Heterogenie ist der Wasserfloh. Bei der sexuellen Fortpflanzung zwischen einem Männchen und einem Weibchen, entstehen nur weibliche Nachkommen.
Das liegt daran, dass die Geschlechtschromosomen bei der Bildung der Spermien nicht zufällig verteilt werden. Dadurch werden nur die weiblichen Chromosomenpaare weitergegeben. Die Weibchen können sich dann, ohne von einem Männchen befruchtet zu werden, fortpflanzen.
Abbildung 3: Sexueller und parthenogenetischer Fortpflanzungszyklus des WasserflohsQuelle: wikimedia.org
Eine besondere Form der eingeschlechtlichen Fortpflanzung findest Du bei den Honigbienen. Die Eizellen der Honigbienen sind wie bei Tieren mit sexueller Fortpflanzung durch Meiose entstanden und haploid. Die Honigbiene erzeugt gleichzeitig sowohl männliche als auch weibliche Nachkommen.
Entscheidend hierbei ist, ob das Ei befruchtet wird. Unbefruchtete Eier reifen zu haploiden Männchen heran, wobei aus befruchtete Eizellen diploide Weibchen werden.
Generationswechsel
Wie Du bereits gelernt hast, haben sowohl die sexuelle als auch die asexuelle Fortpflanzung ihre Vor- und Nachteile. Demnach ist es nicht verwunderlich, dass viele Arten sich zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung abwechseln.
Durch diesen Generationenwechsel verbinden sie so die Vorteile beider Fortpflanzungsstrategien. Die Generationen können sich sowohl im Aussehen als auch der Anzahl der Chromosomen unterscheiden.
Vorsicht! Bei Organismen, die sich sexuell und asexuell fortpflanzen können, liegt nicht automatisch ein Generationenwechsel vor. Viele Organismen können sich über mehrere Generationen hinweg sexuell und dann erst wieder asexuell fortpflanzen (oder umgekehrt). Dies ist häufig abhängig von Umweltfaktoren. Beim Generationenwechsel hingegen wechseln sich die sexuelle und asexuelle Fortpflanzung nach jeder Generation ab.
Man differenziert zwischen heterophasischem und homophasischen Generationswechsel.
Beim heterophasischem Generationswechsel wechseln sich haploide und diploide Generationen ab. Durch eine Befruchtung werden die haploiden Zellen zu einer diploiden Zelle verschmolzen. Durch Meiose trennen sich die diploiden Zellen wieder und haploide Zellen entstehen.
Im Folgenden siehst Du Beispiele dafür:
Organismen mit heterophasischem Generationenwechsel sind Farne, Moose und Plasmodien (Malariaerreger).
Abbildung 4: Heterophasischer Generationswechsel bei Pflanzen, Quelle: wikipedia.org
Wie ist ein homophasischer Generationswechsel hingegen definiert?
Beim homophasischen Generationswechsel bleibt die Anzahl der Chromosomenpaare durch die Generationen hindurch gleich. Alle Generationen sind entweder haploid (haplohomophasisch) oder diploid (diplohomophasisch).
Beispiele dafür sind:
Organismen mit homophasischem Generationswechsel sind Quallen und Saugwürmer (z. B. kleiner Leberegel).
Fortpflanzung - Das Wichtigste
- Unter Fortpflanzung, auch Reproduktion, versteht man das Erzeugen neuer, eigenständiger Lebewesen. In der Regel bedeutet dies auch eine Vermehrung der Anzahl der Individuen.
- Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung, auch asexuelle Fortpflanzung, findet keine Paarung statt und das Erbgut der Nachkommen ist identisch mit dem des Erzeugers.
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung, auch sexuelle Fortpflanzung, kommt es zur Paarung zweier Geschlechter und zu einer Kombination der Erbinformationen.
Hermaphroditismus ist die Vereinigung zweier Geschlechter in einem Individuum.
Bei der eingeschlechtlichen Fortpflanzung, auch Jungfernzeugung oder Parthenogenese, entstehen Nachkommen aus unbefruchteten Eizellen.
Unter Heterogenie versteht man, den Wechsel zwischen geschlechtlicher und eingeschlechtlicher Fortpflanzung.
Beim Generationenwechsel wechselt sich die sexuelle und asexuelle Fortpflanzung nach jeder Generation ab.
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