Die Bedeutung von Mutationen für die Evolution von Lebewesen ist seit langem bekannt. Weniger genau wissen Forscher dagegen, wie schnell sich Erbgutveränderungen tatsächlich im Genom ansammeln. Ein Forscherteam um Detlef Weigel vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen hat nun die Geschwindigkeit des Mutationsprozesses in Pflanzen gemessen: Das Genom wandelt sich demnach schneller als bisher angenommen.

Die Forscher verfolgten die genetische Entwicklung von fünf Linien der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) über einen Zeitraum von 30 Generationen. Im Erbgut der letzten Generation hatten sich nach nur wenigen Jahren in jeder Linie im Durchschnitt 20 DNA-Basenpaare verändert. Demnach liegt die Wahrscheinlichkeit, mit der ein beliebiger Buchstabe des Genoms innerhalb einer Generation mutiert, bei rund sieben Milliardstel. Oder anders ausgedrückt: Ein Keimling trägt im Durchschnitt etwa eine neue Mutation in jeder seiner beiden Erbgutkopien.

Diese Rate ist angesichts einer Genomgröße von 120 Millionen Basenpaaren sehr gering. Doch da dieser Prozess bei allen Individuen einer Art parallel abläuft, erweist sich das genetische Material als erstaunlich variabel: In 60 Millionen einzelnen Pflanzen ist jede Position des gesamten Genoms im Durchschnitt einmal mutiert. Für eine Art wie Arabidopsis thaliana, die Tausende von Samen in jeder Generation hervorbringt, ist die Mutationsansammlung damit höher als bisher angenommen.

Durch die Ergebnisse der Studie kann nun genauer kalkuliert werden, wann sich die Entwicklungslinien verschiedener Arten voneinander trennten. Weigel geht anhand der neuen Daten davon aus, dass Arabidopsis thaliana sich von ihrer Schwesterart Arabidopsis lyrata nicht wie bisher angenommen erst vor fünf Millionen, sondern bereits vor 20 Millionen Jahren getrennt hat. Entsprechende Untersuchungen an anderen Arten könnten ebenfalls Neujustierungen erzwingen – etwa bei der Frage, wann der Mensch verschiedene Haustiere und Ackerpflanzen domestizierte.

Die Studie erklärt aber auch, weshalb Unkrautvernichtungsmittel oft schon innerhalb weniger Jahre ihre Wirkung verlieren. Denn Herbizide beeinträchtigen meist nur die Funktion eines einzelnen Gens, und das Erbgut von Unkräutern ist wahrscheinlich ähnlich wandlungsfreudig wie das der Ackerschmalwand. (pf)