Laborjournal 2018-01/02

1-2/2018 | 31 Journal Club Gene sind überschätzt... Schöne Biologie ... – zumindest, wenn man sie ganz für sich und in ihrer Gesamtheit betrachtet. Eigentlichwar das schon klar, als sich he- rausstellte, dass sich in unseren Zellkernen gerade mal etwa 21.000 kodierende Gene tummeln. Sogar einige Einzeller habenmehr – beispielsweise Tetrahymena thermophila 27.000, Parameciumtetraurelia knapp 40.000 oder Trichomonas vaginalis gar fast 60.000. Dass wir dennoch deutlich komplexer daherkommen, verdankenwir –wiewirmitt- lerweile wissen – vielmehr der Tatsache, dass wir absoluteWeltmeister in der multi- plen Nutzung unserer Gene sind. Durch alle möglichenTricks und Kniffe machen unsere Zellen aus so manchemGen zahlreiche ver- schiedene Produkte, die zuweilen auch ganz verschiedene Funktionen erfüllen. Möglichst viele Gene zu haben, ist also ganz offensichtlich nicht das Nonplusultra. Dafür spricht auch ein anderer klarer Trend in der Evolution: Gene schnellstmöglich aus dem Genom zu schmeißen, wenn man sie nicht mehr braucht. Wir hatten schon viele Beispiele dafür an dieser Stelle: Organismen, die von der freien zur parasitären Lebens- weise wechseln und ruckzuck jede Menge Gene für nun nicht mehr benötigte Stoff- wechselwege eliminieren; oder Fische, die in dunkle Höhlen umziehen und zügig die Ge- ne für Augenbildung und -ausstattung ver- lieren. Und auch das neueste Beispiel zeigt diesen Trend ganz klar: Nematoden, die ir- gendwann in der Evolution auf Zwittertum und Selbstbefruchtung umgestiegen sind und heute ganze 7.000 Gene weniger ha- ben als ihre nähesten zweigeschlechtlichen Verwandten ( Science 359:55-61). Gene zu unterhalten scheint die Zelle ei- nen hohen Preis zu kosten – sodass sie offen- bar für jeden Einzelfall stetig kalkuliert, ob sich der Stoffwechsel-Aufwand tatsächlich lohnt. Und falls nicht: Ex und hopp! Nach einem frischen Paper der beiden US-Biologen Kevin Simonin und AdamRod- dy soll sogar der grandiose Siegeszug der Bedecktsamer beziehungsweise Angio­ spermen vor allem auf solch einer radika- len Genomverkleinerung beruhen ( PLoS Bio- logy 16(1): e2003706). Das klingt erstmal paradox. Schließlich war das Auftauchen der ersten Angiosper- men vor etwa 100 Millionen Jahren zu- nächst einmal dadurch geprägt, dass ihre Pflanzen-Vorfahren zuvor in mehreren Li- nien ihr komplettes Genom dupliziert hat- ten. Mit dieser enormenMasse an Extra-Ge- nen waren sie plötzlich in der Lage, schnell und uneingeschränkt neue Funktionen zu entwickeln und sich ungewöhnlich breit zu diversifizieren. Der Nachteil war jedoch laut den Autoren, dass die große Menge an ge- netischemMaterial den Pflanzen auch um- gehend eine enorme physiologische Last auflud. Umso höher war der Druck, unge- brauchte Sequenzen schnellstmöglich wie- der zu entfernen. Konnten sie nicht schnell genug eine positive Kosten-Nutzen-Bilanz vorweisen, waren sie daher baldwieder weg. Folgerichtig hatten die ersten Angio­ spermen nach den Analysen von Simonin und Roddy auch tatsächlich eher kleine Ge- nome. Das ganze Verdoppeln und Ausmis- ten muss daher zuvor und innerhalb evolu- tionsgeschichtlich ziemlich kurzer Zeit von- statten gegangen sein. Und dies offenbar mit klaremVorteil für die besten„Ausmister“. Die Autoren sehen explizit darin den entscheidenden Schlüssel für den Erfolg, dass die Angiospermen heute 90 Pro- zent aller Landpflanzen auf Erden ausma- chen. Denn im Gegensatz zu den„Großge- nom-Pflanzen“, von denen sie sich abspal- teten, konnten sie mit weniger DNA damals auch kleinere Zellen produzieren. Was wie- derum die Möglichkeit bot, mehr Zellen in die Blätter zu packen und deutlich effizien- tere Photosynthese zu betreiben. Spätestens damit waren die Angiosper- men klar imVorteil. Und dies nur, weil sie ra- dikal unnützeGene rausgeschmissen hatten. Ralf Neumann I M P R E S S U M Laborjournal 25. Jahrgang | Heft 1-2/2018 gegründet 1994 von Hanspeter Sailer † und Kai Herfort ISSN: 1612-8354 Einzelpreis: 3,50 Euro Verlag und Herausgeber: Lj-Verlag GmbH & Co. KG Merzhauser Straße 177 D-79100 Freiburg Fax: +49-761-35738 www.laborjournal.de Druck & Lithos: Hofmann Infocom GmbH Emmericher Str. 10 90411 Nürnberg Anzeigen: top-ad Bernd Beutel Schlossergäßchen 10, D-69469Weinheim Tel. +49-6201-290 92-0 Fax. +49-6201-290 92-20 E-Mail: info@top-ad-online.de Versand/Abo: Tel. +49-761-28 68 69 Stellenanzeigen: Ulrich Sillmann, Tel. +49-761-29 25 885 Fax. +49-761-3 57 38 E-Mail: stellen@laborjournal.de Kalender: Tel. +49-761-29 25 885 E-Mail: kalender@laborjournal-online.de Graphik/Bilder/Montagen/Layout: Kai Herfort, Juliet Merz, Ulrich Sillmann Redaktion: Zentrale: Tel. +49-761-28 68 93 Chefredakteur: Ralf Neumann Tel. +49-761-29 25 884 Kai Herfort (-28 68 69) Harald Zähringer (-29 25 886) Juliet Merz (-29 25 881) E-Mail: redaktion@laborjournal.de Titelbild: udigobbo@iStock & Studiograndouest@ iStock, Montage: Kai Herfort Ständige MitarbeiterInnen: Ulrich Dirnagl, Julia Eckhoff, Rafael Florés, Kathleen Gransalke, Karin Hollricher, Sigrid März, Andrea Pitzschke, Mario Rembold, Chris Schlag, Larissa Tetsch, Annette Tietz, Hans Zauner Bankverbindung: Fidor-Bank IBAN: DE42 7002 2200 0020 1347 47 BIC: FDDODEMMXXX

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