Vorteilhafte Mutationen im Überfluss

(01.03.2019) Die genetische Architektur von Anpassungsprozessen ist trotz ihrer grundlegenden Bedeutung noch immer weitgehend unverstanden. Ein Team von Forschenden der Vetmeduni Vienna konnte nun jedoch anhand von Fruchtfliegen einen Teil des Schleiers lüften.

Sie konnten zeigen, dass viele Gene zur Anpassung beitragen können, jedoch nur ein Teil von ihnen wirklich beteiligt sind (genetische Redundanz).

Nicht erst seit der Klimaerwärmung ist es von großem Interesse zu verstehen, wie sich Populationen an neue Umweltbedingungen anpassen.

Es wird zwar davon ausgegangen, dass an den meisten Anpassungen viele Gene beteiligt sind, doch die meisten bisher molekular charakterisierten Anpassungen beruhen auf einem oder wenigen Genen.


Zur Anpassung an veränderte Umweltbedingungen verfügen Fruchtfliegen über großes Arsenal an Genen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil letztendlich einen Beitrag leistet.

Über diese Diskrepanz wurde viel gerätselt, doch blieb sie weitgehend unverstanden.

Labormodell: Genetische Anpassung an unterschiedliche Temperaturen

Um mehr Licht in diesen für die Evolution hochinteressanten Bereich zu bringen, verwendete ein Forschungsteam der Vetmeduni Vienna die Methode der experimentellen Evolution. Ziel war es, in Fruchtfliegen (Drosophila simulans) die Anpassungsprozesse unter genau kontrollierten Laborbedingungen zu studieren.

Dazu wurden die Fruchtfliegen über einen Zeitraum von 60 Generationen einer heißen Umwelt (bis 28°C) ausgesetzt und die genetischen Veränderungen wurden mit den neuesten Sequenziermethoden verfolgt.

Im Gegensatz zu vorangegangenen Studien konnten die Autoren nachweisen, dass viele Gene an der Anpassung beteiligt sind. Eine besondere Überraschung war dabei, dass in parallel durchgeführten Experimenten jeweils andere Kombinationen an Genen zur Anpassung beigetragen haben.

Die Erstautorin Neda Barghi folgert aus diesen Ergebnissen „Fruchtfliegen besitzen mehr Möglichkeiten sich an neue Umweltbedingungen anzupassen, als sie im konkreten Fall brauchen“. Experten nennen diese Beobachtung genetische Redundanz.

Anpassung künftiger Teststrategien erforderlich

Diese Studie mit Fruchtfliegen stellt nicht nur für die theoretische Evolutionsbiologie einen Meilenstein dar, sondern hat auch konkrete Auswirkung auf Studien, die Anpassungsprozesse in natürlichen Populationen nachweisen wollen.

„Üblicherweise werden Selektionssignaturen, die parallel sind, also in mehreren Populationen gefunden werden, als besonders zuverlässig erachtet“ erklärt Christian Schlötterer vom Institut für Populationsgenetik.

„Doch unsere Studie zeigt, diese Vorgehensweise gründlich überdacht werden muss um ein vollständiges Bild der Anpassungsprozesse zu bekommen“.

Publikation

Der Artikel „Polygenic adaptation fuels genetic redundancy in Drosophila“ von Neda Barghi, Raymond Tobler, Viola Nolte, Ana Marija Jaksic, Francois Mallard, Kathrin Anna Otte, Marlies Dolezal, Thomas Taus, Robert Kofler und Christian Schlötterer wurde in PLoS Biology veröffentlicht.



Artikel kommentieren

Weitere Meldungen

CT/MRI-Daten eines Menschen (links), eines Schimpansen (Mitte) und eines Gorillas (rechts).; Bildquelle: J.L. Alatorre Warren, UZH

Hirn und Schädel entwickelten sich unabhängig voneinander

Das Gehirn des Menschen ist ungefähr dreimal so gross wie dasjenige eines Menschenaffen
Weiterlesen

Zeichnung von Walen und Delfinen.; Bildquelle: Figure made by Carl Buell, @John Gatesy

Verloren gegangene Gene bei Walen und Delfinen halfen bei Anpassung an Wasserwelt.

Obwohl Wale und Delfine ihr ganzes Leben im Meer verbringen, haben sich diese luftatmenden Säugetiere ursprünglich aus Landbewohnern entwickelt, die vor etwa 50 Millionen Jahren lebten
Weiterlesen

Eines der drei Fossilien von Lessiniabatis aenigmatica (MNHN F.Bol.566) aus der berühmten Fossilfundstelle von Monte Bolca (Italien), das als Platte und Gegenplatte erhalten ist. Das Exemplar befindet sich im Museum National d´Histoire Naturell; Bildquelle: Giuseppe Marramà

Fossiler Fisch gibt neue Einsichten in die Evolution

"Experiment der Natur" nach Massen-Artensterben der Kreidezeit
Weiterlesen

Ludwig-Maximilians-Universität München

Neues Licht auf Cichliden-Evolution in Afrika

Ein interdisziplinäres Team unter dem Dach des GeoBio-Centers der LMU entwickelt einen integrativen Ansatz, um fossile Buntbarsche zu klassifizieren
Weiterlesen

Museum für Naturkunde Berlin

Erste Ergebnisse zur Genomik, Evolution und Anpassung von Wiederkäuern in Science publiziert

In der aktuellen Ausgabe der renommierten Zeitschrift Science werden erste Ergebnisse des Ruminant Genome Project (RGP) vorgestellt. Faysal Bibi, Forscher am Museum für Naturkunde Berlin, war Mitautor einer der drei Artikel
Weiterlesen

Georg Reischer im Biolabor an der TU Wien; Bildquelle: TU Wien

Was bestimmt die Zusammensetzung der Mikroorganismen im Verdauungstrakt von Tieren?

Erstmals wurde nun eine großangelegte Studie durchgeführt, um anhand von Fäkalproben freilebender Tiere die Entwicklung des Mikrobioms erklären zu können
Weiterlesen

Universität Wien

Die Evolution der Paradiesvögel

Paradiesvögel sind eine Teilgruppe der Singvögel, deren Männchen für ihr farbenprächtiges Gefieder und ihr auffälliges, vielfältiges sexuelles Balzverhalten bekannt sind
Weiterlesen

Ludwig-Maximilians-Universität München

Entstehung von Arten - Bei Krähen kommt es auf die Farbe an

Raben- und Nebelkrähen unterscheiden sich genetisch kaum und können sogar gemeinsame Nachkommen haben. Trotzdem bleiben die Populationen getrennt – weil die Farbe bei der Partnerwahl eine Rolle spielt, wie LMU-Evolutionsbiologen berichten
Weiterlesen


Wissenschaft


Universitäten


Neuerscheinungen

03.01.