Befruchtung: Was passiert eigentlich, wenn Spermien und Eizelle aufeinandertreffen?

Befruchtung & Eisprung: So bereitet sich dein Körper vor

Mit jedem Zyklus reift in deinen Eierstöcken normalerweise ein Follikel (also eine Eizelle samt Hülle) vollständig aus. Beim Eisprung platzt der reife Follikel auf und setzt dabei die Follikelflüssigkeit und die befruchtungsfähige Eizelle frei. Die reife Eizelle wird in das trichterartige Ende des Eileiters gespült, das sich vor dem Eisprung um den Eileiter schließt.

Und auch die aufgeplatzte Hülle hat noch ein wichtige Funktion: Der Follikel bleibt im Eierstock und bildet sich zum Gelbkörper um, der in den nächsten Wochen das Hormon Progesteron produziert. Vielleicht kennst du es auch unter dem Begriff Gelbkörperhormon. Es dient dazu, eine mögliche Schwangerschaft aufrechtzuerhalten.

Befruchtung & Eizelle: Alles andere, als leicht zu knacken

Die befruchtungsfähige Eizelle der Frau ist etwa 0,11 bis 0,14 Millimeter groß. Im Inneren der Eizelle befindet sich ihr Zellkern, umgeben von Plasma und Zellmembran. Zusätzlich ist die Eizelle von einer Hülle aus Glykoproteinen (eine Art Zuckereiweißhülle) umgeben, die Zona pellucida. Die äußerste Schicht besteht aus sogenannten Cumuluszellen, zwischen denen sich eine hyaluronsäurehaltige Matrix befindet.

Wie auch der Gelbkörper bilden die Cumuluszellen, die die Eizelle umgeben, ebenfalls das Hormon Progesteron. Das ist wahrscheinlich der Lockstoff für die männlichen Samenzellen. Damit es zur Verschmelzung der beiden Zellkerne kommen kann, müssen die Spermien erst einmal alle Hüllschichten der Eizelle durchdringen. 

Befruchtung & Spermien: Jetzt kommt Bewegung in die Sache

Beim Sex gelangen mit dem Samenerguss durchschnittlich 100 bis 300 Millionen Samenzellen ins obere Ende der Scheide. Die Spermien haben die Fähigkeit zu schwimmen, sind aber zunächst noch in das zähflüssige Ejakulat eingeschlossen. Innerhalb weniger Minuten sorgen nun im Ejakulat enthaltene Prostata-Enzyme dafür, dass es sich verflüssigt. Dadurch werden die Spermien frei beweglich. Sie können sich jetzt durch Schlagen mit ihrer Geißel – ein kleiner beweglicher Fortsatz an der Samenzelle –fortbewegen. 

Wann gelangen die Spermien in die Gebärmutter?

Um die Gebärmutter zu erreichen, müssen die Samenzellen als erstes den Gebärmutterhals (Zervix) durchdringen. Dies ist nur während der fruchtbaren Tage einer Frau möglich: In dieser Phase ist der Zervixschleim klar, elastisch und durchlässig, und der Hals der Gebärmutter weitet sich. Während der restlichen Tage im Zyklus wird der Zugang zur Gebärmutter durch einen zähen Schleimpfropf verschlossen.

Auch der pH-Wert des Schleims verändert sich während der fruchtbaren Tage: In seinem normalerweise sauren Milieu würden die Samenzellen schnell absterben. Doch nun steigt sein pH-Wert auf einen neutralen bis basischen Wert an. Die Spermien können in dieser Umgebung etwa fünf Tage überleben, ehe der Zervixschleim durchlässig wird und sie ihren Weg fortsetzen können.

Spermienbewegung in den Eileiter

Sind die Spermien erfolgreich in die Gebärmutter eingedrungen, bewegen sie sich weiter über die Gebärmutterschleimhaut in Richtung Eileiter fort. Gut 15 Zentimeter müssen die nur 0,06 Millimeter großen Samenzellen insgesamt zurücklegen, bis sie im Eileiter auf die Eizelle treffen können. Das hört sich erstmal nach wenig an, aber umgerechnet auf die Größe eines Menschen, würde das einer Strecke von 5,5 Kilometern entsprechen!

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Die Gebärmutter unterstützt die Bewegung der Spermien durch leichte Kontraktionen, doch Immunzellen deines Körpers greifen die winzigen „Eindringlinge“ an. Deshalb schaffen es nur wenige hundert von anfangs Millionen Spermien tatsächlich bis ans Ziel.

Auf ihrem Weg orientieren sich die Spermien übrigens an Temperaturunterschieden innerhalb der Gebärmutter. Zusätzlich sendet die Eizelle chemische Signale aus, um den Samenzellen den Weg in den richtigen Eileiter zu weisen. Ihr Flimmerepithel, also kleinste Härchen an ihren Wänden, treibt dann die Spermien und die befruchtungsfähige Eizelle durch Bewegungen aufeinander zu. 

Wie kommt es zur Befruchtung im Eileiter?

Wenn die Spermien im Eileiter auf die befruchtungsfähige Eizelle treffen, kann es zur Befruchtung kommen. Dies ist nur am ersten Tag nach dem Eisprung möglich: Nach dem Eisprung bleibt die Eizelle nur etwa 12 bis 24 Stunden befruchtungsfähig und stirbt dann ab. Aber auch wenn du einige Tage zuvor Geschlechtsverkehr hattest, kann es zur Zeugung eines Babys kommen: Die Spermien können nämlich bis zu fünf Tage im Gebärmutterhals überleben und auch dann noch bis in den Eileiter gelangen, wenn es zur Ovulation, also dem Eisprung, kommt.

Um mit der Eizelle verschmelzen zu können, müssen die Spermien bis zum Kern der Eizelle vordringen. Obwohl mehrere Spermien gleichzeitig die Eizelle erreichen und gemeinsam deren äußere Hüllen auflösen, vollbringt diesen letzten Schritt nur eine einzige Samenzelle.

Akrosomenreaktion: Enzyme ebnen den Weg in die Eizelle

Den Kopf der Spermien bedeckt eine Art Kappe – das Akrosom. Sobald sich die Spermien der Eizelle nähern, setzt das Akrosom Enzyme frei – in der Biologie spricht man hierbei von der Akrosomenreaktion. Diese Enzyme lösen zunächst die Hyaluronsäure zwischen den Cumuluszellen auf , wodurch einige Spermien bis zur Zuckereiweißhülle vordringen können. Auch sie wird dann durch Enzyme, die mehrere Spermien gleichzeitig abgeben,  aufgelöst. Schließlich ist nur noch die direkte Zellmembran der Eizelle zu überwinden. 

Sieger- und Verlierer-Spermien

Sobald sich ein Spermium an die Zellmembran bindet, verschmelzen die Zellwände von Samen- und Eizelle. Die Eizelle nimmt das Spermieninnere samt Zellkern in sich auf. Mit einem Trick hält sich die Eizelle dann die anderen leer ausgegangenen Spermien vom Leib: Ihre Membran verändert sich derart, dass kein anderes Spermium mehr eindringen kann. Auch die Zuckereiweißhülle, die zuvor durch die Enzyme der Spermien aufgeweicht worden war, verhärtet sich und bildet erneut einen Schutzwall. 

Nach der Verschmelzung vermischt sich das Erbgut

In der Eizelle befinden sich nun das mütterliche Erbgut und das väterliche Erbgut in Form der Chromosomen. Während Körperzellen alle Chromosomen in doppelter Ausführung enthalten, liegt sowohl in der Samenzelle als auch in der Eizelle jeweils nur ein einfacher Chromosomensatz vor – das ist dir vielleicht noch aus deinem Biologie-Unterricht bekannt. Diese halben Chromosomensätze vermischen sich nun im Inneren der Eizelle, wodurch ein vollständiger Satz an Chromosomen entsteht. Die befruchtete Eizelle heißt jetzt Zygote.

Etwa 24 Stunden nach der Befruchtung beginnt sich die Zygote zu teilen. Jede der beiden neuen Zellen enthält nun einmal einen halben Chromosomensatz der Mutter und einmal einen halben Chromosomensatz des Vaters. Die Zellteilung setzt sich fort, während die Zygote mit Hilfe der Flimmerhärchen des Eileiters allmählich in die Gebärmutter wandert.

Morulastadium: Ursprung von Embryo und Plazenta

Bis die befruchtete Eizelle die Gebärmutter erreicht, vergehen etwa vier Tage. Jetzt besteht sie schon aus etwa 16 Zellen. Unter dem Mikroskop hat sie das Aussehen einer Beere und wird deshalb Morula genannt, was sich vom lateinischen Wort für Maulbeere ableitet.In diesem Beerenstadium sind die einzelnen Zellen nicht mehr komplett voneinander abgegrenzt. Sie sind der Ursprung einerseits für den Embryo und andererseits für die Plazenta.

Die Morula wird während dieser ersten Tage noch durch die Hülle aus Glykoproteinen umgeben. Diese Schutzschicht verhindert, dass sich die Frucht im Eileiter einnistet (Eileiterschwangerschaft), ehe sie den Uterus erreicht.

In etwa fünf Tage nach der Befruchtung differenzieren sich die Zellen der Morula weiter aus. Es entsteht eine flüssigkeitsgefüllte Keimhöhle, die Blastozyste. Diese wird so groß, dass ihre Hülle sich auflöst. Die Einnistung in die Gebärmutter kann nun beginnen.