Zeitsprung: Nettie Stevens und das Rätsel um X und Y

Grundtext

Was entscheidet darüber, ob ein Kind ein Mädchen oder ein Junge wird? Eine Frage, die die Menschheit Jahrtausende beschäftigte: Im antiken Griechenland empfahl man Schwangeren, die sich eine Tochter wünschten, Salat zu essen und Weißwein zu trinken. Im Italien des 15. Jahrhunderts galten warme Speisen als Rezept für einen Sohn. Bis Anfang des 20. Jahrhunderts glaubte die Wissenschaft, dass externe Faktoren wie Temperatur oder Stress das Geschlecht eines Kindes beeinflussen. Doch dann bewies die Biologin Nettie Stevens das Gegenteil.

Nettie Stevens wurde am 7. Juli 1861 in Vermont als Tochter eines Zimmermanns geboren. Von ihren drei Geschwistern überlebt nur eine Schwester das Kindesalter. Nach ihrem Schulabschluss arbeitete sie als Lehrerin für Latein, Englisch, Biologie und Mathematik. Doch sie träumte davon, selbst zu forschen — ein Weg, der den meisten Frauen in den USA des 19. Jahrhunderts verschlossen blieb.

Jahrelang sparte sie Geld an, um sich ein Studium zu finanzieren. Erst 1896, mit 35 Jahren, konnte sie sich ihren Traum erfüllen und begann Biologie an der Stanford University zu studieren. Besonders für die Zytologie — die Lehre von der Struktur und Funktion tierischer und pflanzlicher Zellen — interessierte sich Nettie Stevens.

Nach ihrem Master-Abschluss ging sie nach Pennsylvania, wo sie am Bryn Mawr College bei einem der renommiertesten Zellbiologen der Zeit, Thomas Hunt Morgan, promovierte. Sie erhielt ein Stipendium, das ihr 1901 einen Forschungsaufenthalt in Europa ermöglichte. Im Labor des Zoologen Theodor Boveri in Würzburg beschäftigte sich Stevens erstmals intensiv mit Chromosomen. Die fadenförmigen Strukturen im Zellkern konnten zu dieser Zeit bereits unter dem Mikroskop beobachtet werden, ihre Funktion war jedoch noch unbekannt. Theodor Boveri gehörte zu den Ersten, die vermuteten, dass Erbinformation in den Chromosomen liegen könnte.

Nach dem Abschluss ihrer Promotion 1903 widmete sich Nettie Stevens vollständig der Erforschung von Chromosomen und der Frage, welche Rolle die Zellbausteine bei der Vererbung und insbesondere der Bestimmung des Geschlechts spielen. Dafür forschte sie an Mehlkäfern und stellte fest, dass männliche Tiere zwei Arten von Spermien produzieren: Die einen mit zehn großen Chromosomen, darunter das heute bekannte X-Chromosom, und die anderen mit neun großen und einem kleinen, dem Y-Chromosom. Weibliche Mehlkäfer hingegen bilden ausschließlich Eizellen mit zwanzig großen Chromosomen, darunter zwei X-Chromosomen.

Stevens’ Schlussfolgerung war bahnbrechend: Befruchtet eine Samenzelle mit zehn großen Chromosomen die Eizelle, entsteht ein weiblicher Nachkomme. Befruchtet jedoch eine Samenzelle mit neun großen und dem kleinen Chromosom eine Eizelle, so entsteht ein männlicher. Damit wies Nettie Stevens als Erste eindeutig nach, dass sich das Geschlecht über Chromosomen weitervererben lässt.

Um zu testen, ob sich dieses Muster auch bei anderen Arten zeigte, wiederholte sie ihre Experimente mit der Fruchtfliege Drosophilamelanogaster und bis 1905 mit mehr als fünfzig weiteren Käfer- und Fliegenarten. Bei allen Arten bestätigten sich ihre Ergebnisse.

Zur selben Zeit und unabhängig von Stevens forschte auch der Biologe Edmund B. Wilson an der Rolle von Chromosomen bei der Geschlechtsbestimmung. Er veröffentlichte seine Ergebnisse kurz vor Nettie Stevens. Da er jedoch lediglich Spermienzellen untersuchte, waren diese Ergebnisse weniger eindeutig. Er ging davon aus, dass Weibchen schlicht ein Chromosom mehr besäßen als Männchen. Erst als er von Nettie Stevens’ Arbeit erfuhr, revidierte er seine Einschätzung.

Trotz ihrer Ergebnisse blieb die Wissenschaft in Bezug auf die Funktion von Chromosomen jahrelang skeptisch. Kurz bevor Nettie Stevens eine eigene Professur am Bryn Mawr College antreten sollte, verstarb sie am 4. Mai 1912 an Brustkrebs im Alter von 50 Jahren.

Für seine Entdeckungen “zur Rolle der Chromosomen bei der Vererbung”, die auf Nettie Stevens’ Arbeit aufbauten, erhielt Stevens’ Doktorvater Thomas Hunt Morgan 1933 schließlich den Nobelpreis — obwohl auch er zuvor lange an Stevens’ Ergebnissen gezweifelt hatte.

Während Thomas Hunt Morgan und Edmund B. Wilson heute in den meisten Lehrbüchern als Pioniere der Chromosomentheorie der Vererbung gelten, fehlt Nettie Stevens nach wie vor in vielen dieser Darstellungen.Erst seit wenigen Jahren wird ihrem Anteil bei der Erforschung der Chromosomen wieder mehr Wichtigkeit beigemessen.