Neue Software macht Spuren der Evolution in den Genen sichtbar

(09.01.2012) Anpassung und Evolution verändern die Erbsubstanz. Forscher an der Vetmeduni Vienna haben eine neue Computersoftware entwickelt, mit der man diese Veränderungen schnell und kostenschonend analysieren kann. Die Software wird in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Bioinformatics“ beschrieben.

Es ist noch nicht so lange her, da war das Sequenzieren des Genoms eines einzigen Organismus sehr teuer und dauerte mehrere Jahre. Moderne Next-Generation-Sequenziertechniken machten solche Genanalysen vergleichsweise einfach, schnell und billig.

Ganze Populationen genetisch zu untersuchen ist aber noch immer sehr aufwändig, besonders wegen der dabei entstehenden enormen Datenmengen. Die Genome verschiedener Populationen miteinander zu vergleichen, ist aber besonders interessant: Unterscheiden die sich stark, so deutet das auf eine funktionelle Divergenz, also auf Anpassung hin.

Genetische Unterschiede finden

Das Team um Christian Schlötterer vom Institut für Populationsgenetik der Veterinärmedizinischen Universität Wien (Vetmeduni Vienna) hatte jüngst eine Technik für die genetische Analyse ganzer Populationen von Organismen entwickelt. Sie basiert auf der gleichzeitigen Analyse des Genoms mehrerer Vertreter einer Population, Pooling genannt. Die Interpretation der dabei entstehenden genetischen Daten war bisher aber schwierig.

Abhilfe schafft nun die von Schlötterer und seinem Team neu entwickelte Software „PoPoolation2“, die diese in der Zeitschrift „Bioinformatics“ beschreiben. Mit dem neuen Analysewerkzeug sollen sogar Nicht-Experten die Genome einzelner Populationen einer Art miteinander vergleichen können, so die Forschenden.

Mechanismen der Evolution

Der wesentliche Teil des Softwarepakets ist eine Sammlung statistischer Methoden, mit denen man die Häufigkeit des Auftretens bestimmter Genvarianten, so genannter Allele, bestimmen und zwischen Populationen vergleichen kann.

Die Forschenden testeten die Software an der Sequenz eines einzelnen Chromosoms bei zwei unterschiedlichen Populationen von Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster). Die Ergebnisse zeigten zur ihrer Freude, dass das Programm die genetischen Unterschiede in den beiden Proben mit sehr hoher Präzision vorhersagt.

Schlötterer dazu: „PoPoolation2 hilft uns dabei, Allelfrequenzen bei verschiedenen Populationen zu vergleichen. Damit können wir schnell und kostengünstig analysieren, wie sich Populationen verschiedener Arten genetisch an ihre jeweilige Umwelt angepasst haben. So können wir letztlich viel besser verstehen, wie die Evolution in der Praxis funktioniert.“

Der Artikel “PoPoolation2: Identifying differentiation between populations using sequencing of pooled DNA samples (Pool-Seq)” der Autoren Robert Kofler, Ram Vinay Pandey und Christian Schlötterer wurde in der Zeitschrift „Bioinformatics“ (27 (24), pp. 3435-3436) veröffentlicht.



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