News: Grenzenloser Genaustausch
Kiwipflanze und Zwiebel weisen genetische Ähnlichkeiten auf, obwohl die Pflanzen völlig verschiedenen Verwandtschaftskreisen angehören - Grund dafür könnte ein Genaustausch sein, der über alle Artgrenzen hinweg stattfindet.
"Abraham war der Vater von Isaac, Isaac der Vater von Jacob, und Jacob der Vater von Judah und seinen Brüdern" – schon in der Bibel hatte man eine klare Vorstellung vom Prinzip des so genannten vertikalen Gentransfers: Eltern geben ihr Erbgut an Nachkommen weiter, Generation um Generation.
Im Reich der Tiere und Pflanzen verhindern dabei natürliche Fortpflanzungsbarrieren effektiv, dass sich beispielsweise eine Katze und eine Schildkröte paaren. Ein solcher als horizontal bezeichneter Gentransfer zwischen nicht verwandten Arten galt daher bislang als extrem unwahrscheinlich.
Diese horizontale Übertragung von Erbgut könnte aber in der Evolution der Pflanzen wesentlich häufiger aufgetreten sein als angenommen. Jeffery Palmer von der Indiana University Bloomington und seine Kollegen fanden Hinweise darauf in zahlreichen Blütenpflanzen, deren DNA sie auf Ähnlichkeiten ihrer Gensequenzen hin untersuchten.
So entdeckten die Wissenschaftler in den Mitochondrien der Kiwipflanze (Actinidia deliciosa) ein Gen, das in der gleichen Form nur noch bei verwandtschaftlich weit entfernt stehenden Gruppe der Liliengewächse vorkommt. In der Kiwi-Verwandtschaft hingegen ist von dieser Gensequenz keine Spur zu finden – wie also kam die Kiwi an das fremde Stückchen DNA?
Palmer ist sicher, dass dafür horizontaler Gentransfer verantwortlich zeichnet – obwohl die genauen Mechanismen dieses Vorganges noch unbekannt sind. Eventuell helfen krankheitserregende Bakterien, Viren oder Pilze beim Artgrenzen überschreitenden Gentransfer, vielleicht kommt es gelegentlich auch von sich aus zu erfolgreichen Kreuzungen verschiedener Arten – sicher ist nur, dass die Genübertragungen stattfinden.
Und das nicht selten: Bei den gerade einmal zwei untersuchten Genen fanden die Wissenschaftler vier eindeutige Hinweise auf horizontalen Gentransfer. In einem Fall war es sogar zur Vermischung verschiedener Genabschnitte in einer Pflanzenart gekommen: Beim Kanadischen Blutkraut (Sanguinaria canadensis) stammte die eine Hälfte eines Gens aus der direkten Abstammungslinie dieser zweikeimblättrigen Pflanze, der Rest hingegen war eindeutig der Gruppe der Einkeimblättrigen zuzuordnen. Dieses Ergebnis war so überraschend, dass Palmer zunächst glaubte, einen Fehler gemacht zu haben. "Aber als die Resultate bestätigt wurden, wussten wir, dass wir etwas sehr Aufregendes entdeckt hatten."
Das Schlagwort "horizontaler Gentransfer" war in jüngerer Zeit immer wieder im Zusammenhang mit gentechnisch veränderten Pflanzen aufgetaucht: Kann eine Eigenschaft wie Insektenresistenz von manipulierten Kulturpflanzen unkontrolliert auf Wildpflanzen überspringen und ganze Ökosysteme aus dem Gleichgewicht bringen? Palmer beruhigt: Seine Untersuchungen zeigten lediglich, dass der artübergreifende Genaustausch in den Jahrmillionen zählenden Zeiträumen der Evolution von Bedeutung waren. Spontan auftretender horizontaler Gentransfer zwischen Feld- und Wildpflanzen sei und bleibe extrem unwahrscheinlich.
Im Reich der Tiere und Pflanzen verhindern dabei natürliche Fortpflanzungsbarrieren effektiv, dass sich beispielsweise eine Katze und eine Schildkröte paaren. Ein solcher als horizontal bezeichneter Gentransfer zwischen nicht verwandten Arten galt daher bislang als extrem unwahrscheinlich.
Diese horizontale Übertragung von Erbgut könnte aber in der Evolution der Pflanzen wesentlich häufiger aufgetreten sein als angenommen. Jeffery Palmer von der Indiana University Bloomington und seine Kollegen fanden Hinweise darauf in zahlreichen Blütenpflanzen, deren DNA sie auf Ähnlichkeiten ihrer Gensequenzen hin untersuchten.
So entdeckten die Wissenschaftler in den Mitochondrien der Kiwipflanze (Actinidia deliciosa) ein Gen, das in der gleichen Form nur noch bei verwandtschaftlich weit entfernt stehenden Gruppe der Liliengewächse vorkommt. In der Kiwi-Verwandtschaft hingegen ist von dieser Gensequenz keine Spur zu finden – wie also kam die Kiwi an das fremde Stückchen DNA?
Palmer ist sicher, dass dafür horizontaler Gentransfer verantwortlich zeichnet – obwohl die genauen Mechanismen dieses Vorganges noch unbekannt sind. Eventuell helfen krankheitserregende Bakterien, Viren oder Pilze beim Artgrenzen überschreitenden Gentransfer, vielleicht kommt es gelegentlich auch von sich aus zu erfolgreichen Kreuzungen verschiedener Arten – sicher ist nur, dass die Genübertragungen stattfinden.
Und das nicht selten: Bei den gerade einmal zwei untersuchten Genen fanden die Wissenschaftler vier eindeutige Hinweise auf horizontalen Gentransfer. In einem Fall war es sogar zur Vermischung verschiedener Genabschnitte in einer Pflanzenart gekommen: Beim Kanadischen Blutkraut (Sanguinaria canadensis) stammte die eine Hälfte eines Gens aus der direkten Abstammungslinie dieser zweikeimblättrigen Pflanze, der Rest hingegen war eindeutig der Gruppe der Einkeimblättrigen zuzuordnen. Dieses Ergebnis war so überraschend, dass Palmer zunächst glaubte, einen Fehler gemacht zu haben. "Aber als die Resultate bestätigt wurden, wussten wir, dass wir etwas sehr Aufregendes entdeckt hatten."
Das Schlagwort "horizontaler Gentransfer" war in jüngerer Zeit immer wieder im Zusammenhang mit gentechnisch veränderten Pflanzen aufgetaucht: Kann eine Eigenschaft wie Insektenresistenz von manipulierten Kulturpflanzen unkontrolliert auf Wildpflanzen überspringen und ganze Ökosysteme aus dem Gleichgewicht bringen? Palmer beruhigt: Seine Untersuchungen zeigten lediglich, dass der artübergreifende Genaustausch in den Jahrmillionen zählenden Zeiträumen der Evolution von Bedeutung waren. Spontan auftretender horizontaler Gentransfer zwischen Feld- und Wildpflanzen sei und bleibe extrem unwahrscheinlich.
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