https://www.faz.net/-gwz-10b2y

Genetik : Erbmaterial auf Wanderschaft

  • -Aktualisiert am

Cryptococcus neoformans, bei dem der jüngste horizontale Gentransfer nachgewiesen werden konnte: Vor siebzig Jahren erhielt er ein Toxin-Gen von einem entfernten Verwandten. Bild: Centers for Disease Control and Prevention/Dr. Leanor Haley

Gene sind in der Natur viel mobiler als bislang angenommen. Sie werden nicht nur zwischen Individuen derselben Art übertragen, sondern oft auch über Artgrenzen hinweg. Ob horizontaler Gentransfer auch unter höheren Tieren vorkommt, bleibt noch zu erforschen.

          Erbmaterial kennt keine Grenzen. Genetische Informationen werden nicht nur zwischen Individuen ein und derselben Art bei jeder sexuellen Vermehrung neu gemischt. Erbmaterial kann auch über die Artgrenzen hinweg erworben werden. Diesen natürlichen Genfluss haben die Wissenschaftler bislang offenbar weit unterschätzt. Zwar kennt man einen solchen sogenannten horizontalen oder lateralen Gentransfer schon lange bei Mikroorganismen wie den Bakterien, die als Prokaryoten keinen Zellkern besitzen.

          Doch wird Erbmaterial manchmal auch von Prokaryoten zu Eukaryoten, den Organismen mit kernhaltigen Zellen, sowie zwischen nicht verwandten Eukaryoten übertragen. Das hat man beispielsweise bei Schimmelpilzen, Algen, Würmern, Insekten, Pflanzen und niederen Tieren beobachtet. Horizontaler Gentransfer hat vermutlich in der Evolution bei der Anpassung an besondere Lebensräume und für den Gewinn neuer Funktionen eine wichtige Rolle gespielt. Weil er ein normales Phänomen der belebten Natur ist, spricht das dafür, dass auch dem gezielten Gentransfer mittels Gentechnik keine unerwarteten Gefahren innewohnen.

          Viren als Helfer

          Besonders häufig ist der horizontale Gentransfer bei Bakterien. Sie können auf diese Weise Resistenzen gegenüber Antibiotika erwerben und neue Stoffwechselwege dazugewinnen. Meist werden die genetischen Informationen auf einem kleinen Extra-Chromosom, einem Plasmid, transferiert. Zuweilen helfen aber auch in Bakterien lebende Viren bei dem Gentransfer. So macht der Erreger der Cholera, das Bakterium Vibrio cholerae, den Menschen nur dann krank, wenn ihm ein Virus das betreffende Toxin-Gen übermittelt. Viren scheinen nicht zuletzt in der Tiefsee für einen besonders regen Genaustausch zu sorgen. Zu diesem Schluss sind Forscher um Eric Wommack von der University of Delaware in Newark bei einer systematischen Analyse der in Tiefseeschloten lebenden Mikroorganismen gekommen. Wie sie im Augustheft der International Society for Microbial Ecology (doi:10.1038/ISMEJ.2008.73) berichteten, findet sich bei vielen Prokaryoten ein im Genom verstecktes Virusgenom, viel häufiger als bei den im offenen Meer lebenden Mikroorganismen.

          Das schlummernde Virusgenom kann seinen sicheren Platz im Wirtsgenom verlassen und bildet dann viele Nachkommen, die durch Platzen der Zelle frei werden. Gelegentlich verleiben sich die Viren ein Stück Erbmaterial ihres Wirts ein und verschleppen dieses in die nächste Wirtszelle. Die Forscher vermuten, dass die Viren den in den Tiefseeschloten lebenden Mikroorganismen auf diese Weise bei der Anpassung an sich ändernde Lebensbedingungen helfen. In anderen Fällen tritt der Überlebensvorteil klar zutage, etwa bei dem Erreger der Amöbenruhr, dem Einzeller Entamoeba histolytica. Dank dazugewonnener bakterieller Gene kann er sich in sauerstoffarmen Nischen halten.

          Lateraler Gentransfer brachte vermutlich die Eukaryoten hervor

          Lateraler Gentransfer hat vermutlich schon bald nach der Entstehung des Lebens auf der Erde vor vielleicht drei Milliarden Jahren stattgefunden. Neueren Vorstellungen zufolge entstand die erste eukaryotische Zelle durch die Verschmelzung eines Archaeons mit einem Bakterium, wobei letzteres unter anderem Gene für den Zuckerstoffwechsel auf das Archaeon übertrug. Es entstand eine primitive Zelle, die sich nach der Endosymbiontenhypothese schließlich ein Bakterium einverleibte, woraus sich im Verlauf der Evolution die Mitochondrien entwickelten. Andere primitive Eukaryoten nahmen Cyanobakterien auf, aus denen die zur Photosynthese befähigten Chloroplasten hervorgingen. Die so entstandenen Organellen übertrugen Teile ihres Erbgutes schließlich auf das Genom im Kern der Zelle, von wo aus die betreffenden Gene eine lebenswichtige Stoffwechselfunktion ausüben. Der jüngste nachgewiesene horizontale Gentransfer hat erst vor siebzig Jahren bei dem humanpathogenen Pilz Cryptococcus neoformans stattgefunden, der sein Toxin-Gen von einem entfernten Verwandten erhielt.

          Weitere Themen

          Fördert schlechte Luft psychische Erkrankungen?

          Smog und Psyche : Fördert schlechte Luft psychische Erkrankungen?

          Smog hat offenbar einen stärkeren Einfluss auf die Psyche als gedacht und verursacht psychische und neurologische Erkrankungen. Das zeigt eine amerikanische Studie, die Gesundheitsdaten aus den Vereinigten Staaten und Dänemark ausgewertet hat. Doch es gibt Zweifel an den Ergebnissen.

          Topmeldungen

          Unser Sprinter-Autor: Bastian Benrath

          F.A.Z.-Sprinter : Dunkle Wolken am Sommerhimmel

          In Sachsen beginnt der Prozess im Mordfall Daniel H., und in Paris möchte Boris Johnson weiter Zugeständnisse beim Brexit-Abkommen erwirken. Wie sie dennoch zu einem lockeren Sommertag kommen, steht im F.A.Z.-Sprinter.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.