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Stilisierte DNA-Stränge

Parasiten-DNA als Triebkraft der Evolution?

Parasiten nutzen die Ressourcen ihres Wirts für ihre eigenen Zwecke. Auch auf der Ebene der DNA gibt es Parasitismus. Wiener Forscher haben nun bei einer Population von Fruchtfliegen das Auftreten solcher parasitärer DNA untersucht. Sie kommen zu überraschenden Ergebnissen, was deren mögliche Rolle in der Evolution betrifft.

Genetik 03.02.2012

Gegen die Interessen des Wirts

Fast alle Organismen haben Abschnitte in ihrer Erbsubstanz (DNA), die ursprünglich nicht zu ihnen gehörte. Beim Menschen besteht fast die Hälfte der DNA aus solchen Transposons (Transposable Elements, TE), auch "springende" oder "egoistische Gene" genannt. Diese DNA-Stücke wandern innerhalb des Genoms, springen manchmal sogar über Artgrenzen und vermehren sich. Forscher von der Veterinärmedizinischen Universität Wien hab nun erstmals die TE einer ganzen Population von Tieren (Fruchtfliegen) erhoben und dabei viel über den "Angriff der Parasiten-DNA" und Abwehrmechanismen gelernt.

Transposons wird auch parasitäres Verhalten zugeschrieben. "Sie haben ihre eigene Dynamik, die nicht immer im Interesse des Wirts ist", erklärte Christian Schlötterer, Leiter des Instituts für Populationsgenetik, im Gespräch mit der APA. Das ist etwa dann der Fall, wenn sie sich an bestimmten Stellen des Genoms einbauen, damit die Funktion eines wichtigen Gens stören und Krankheiten verursachen.

TE sind auch ein klassisches Beispiel für horizontalen Gentransfer, bei dem Gene - nicht wie üblich von den Eltern auf die Kinder - sondern von einem Organismus zum anderen übertragen werden. Wie die Fremd-DNA in den Körper gelangt, "ist eine schwierige, noch nicht geklärte Frage", so Schlötterer. Bei den Fruchtfliegen gibt es die Vermutung, dass sie durch Milben übertragen wird.

Vorteilhafte Transposons bleiben

Die Wissenschaftler haben für ihre Arbeit eine von ihnen entwickelte Software ("PoPoolation TE") verwendet, die es ermöglicht, vergleichsweise schnell und billig das Genom von ganzen Populationen einer Art zu analysieren. Schlötterer und seine Kollegen Robert Kofler und Andrea Betancourt untersuchten damit das Auftreten von TE in einer portugiesischen Population von Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster). Die Methode erlaubt ihnen, auch bisher unbekannte Stellen im Genom zu finden, an denen sich fremde DNA eingenistet hat. Mit ihrer Hilfe kann zudem festgestellt werden, wie viele Tiere einer Population ein bestimmtes Transposon besitzen.

Es zeigte sich, dass 67 Prozent der in der Population gefundenen eingefügten TE im Referenz-Genom (dem ersten entschlüsselten Genom der Fruchtfliege) gar nicht vorhanden war. Die Forscher fanden auch heraus, dass der Einbau der Fremd-DNA häufig erst vor relativ kurzer Zeit erfolgt ist und es sich erst in Zukunft herausstellen wird, ob sie dort auch bleiben wird. Selbst ältere DNA-Einfügungen schienen noch nicht endgültig fixiert zu sein. "Das Genom ist wie eine Aufzeichnung vergangener Kriege zwischen Wirtsorganismus und parasitärer DNA. Es gibt Angriffswellen, von denen die meisten erfolgreich abgewehrt werden. Nur eine kleine Zahl von Transposable Elements überlebt und breitet sich dann in der Population aus", so Schlötterer in einer Aussendung der Uni.

Schädliche TE würden durch Selektion wieder aus dem Genom entfernt, nur vorteilhafte Transposons werden fixiert. Die Forscher fanden rund ein Dutzend Stellen mit Fremd-DNA im Genom der Fruchtfliegen, die öfter auftraten als es ihr Alter vermuten ließ. Offenbar sind diese Stellen für die Fliegen von irgendeinem Anpassungsnutzen, der dazu führt, dass sie von der Selektion begünstigt werden. "Vielleicht sollten wir die TE überhaupt nicht als Parasiten sehen. Sie gehören möglicherweise zu den Mechanismen, mit denen Organismen ihr genetisches Repertoire vergrößern und sich damit auf zukünftige Herausforderungen vorbereiten können", so Schlötterer.

science.ORF.at/APA

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