(Jian Fan/iStock/Getty Images) Die Elemente unseres Genoms passen nicht unbedingt zusammen. Viele Gene sind „egoistisch“ und nur an ihrer eigenen Ausbreitung und ihrem Überleben interessiert. Neue Forschungen haben nun mehr darüber enthüllt, wie sich ein evolutionäres „Wettrüsten“ zwischen den Genen entwickelt, um diese schlechten Akteure in Schach zu halten.
Obwohl wir von diesen „Parasiten des Genoms“ wissen viele Jahre , liefert diese neueste Studie weitere Beweise dafür, wie genau sie funktionieren. Konkret untersucht die Studie die Genome von drei eng verwandten Arten Drosophila (Fruchtfliegen).
Fruchtfliegen haben etwa 70 Prozent der gleichen Gene, die beim Menschen Krankheiten verursachen, und sind auf molekularer Ebene dem Menschen ähnlich. Dies macht sie zu idealen Kandidaten für die Genforschung. Darüber hinaus ermöglichen ihre kurzen Fortpflanzungszyklen (weniger als zwei Wochen), dass mehrere Generationen von Fliegen gemeinsam untersucht werden können.
Die Forscher fanden heraus, dass jede Fruchtfliegenart 5–12 Exemplare hatte meiotische Antriebsgene auf den X-Chromosomen. Diese neu entdeckten Gene sind vom egoistischen Typ und versuchen, sich heimlich auf mehr als die üblichen 50 Prozent der Nachkommen der Eltern auszubreiten.
„Wir haben herausgefunden, dass ein evolutionäres Wettrüsten zu einer Verbreitung von meiotischen Antriebsgenen auf dem X-Chromosom und Suppressorgenen an anderen Stellen im Genom geführt hat.“ sagt die Evolutionsbiologin und theoretische Populationsgenetikerin Christina Muirhead von der University of Rochester in New York.
Die von den Forschern gefundenen Gene stehen im Zusammenhang mit einem meiotischen Antriebsgen namens Dox, was „Verzerrer auf dem X“ bedeutet. Dox befindet sich auf dem X-Chromosom und tötet Spermien mit Y-Chromosom ab. Aus diesem Grund wurden die neuen Gene Dox-like oder kurz Dxl genannt, weil sie eine ähnliche Angriffsart nutzen.
Es wurde gezeigt, dass diese Dxl-Gene a produzieren Histonprotein Das stört unreife männliche Geschlechtszellen, die das Y-Chromosom tragen. Diese Zellen sterben dann ab, was bedeutet, dass zukünftige Generationen viel mehr Töchter als Söhne haben werden.
Die Forscher berichten, dass es bei den Dxl-Genen nur darum geht, sich selbst zu vermehren, offenbar ohne sich der logischen Schlussfolgerung dieser Art von Verhalten bewusst zu sein: Die Art und die Dxl-Gene werden vom Aussterben bedroht, da immer weniger Männchen produziert werden.
„Die Antriebsgene erhalten einen evolutionären Vorteil, indem sie Y-tragende Spermien abtöten“, sagt der Evolutionsgenetiker Daven Presgraves , ebenfalls von der University of Rochester. „Aber die Individuen, die die Antriebsgene tragen, leiden unter einer verringerten Fruchtbarkeit, und die Bevölkerung wird zunehmend weiblich voreingenommen, sodass sie schließlich vom Aussterben bedroht ist.“
Um die Waage auszugleichen, fand das Team auch Duplikate des Dxl-Gens, die einen Gegenangriff gegen die ursprünglichen Dxls spielten, indem sie vorgaben, ein egoistisches Dxl-Gen zu sein. Diese Duplikate bringen echte Dxl-Gene durch RNA-Interferenz zum Schweigen, anstatt normal Dxl-Proteine zu exprimieren – eine entscheidende Modifikation. Mit anderen Worten: Der Rest des Fruchtfliegengenoms scheint sich entwickelt zu haben, um die egoistischen Teile zu unterdrücken und das Überleben zu sichern.
Es sind weitere Arbeiten erforderlich, um zu überprüfen, ob etwas Ähnliches im menschlichen Genom geschieht. Aber angesichts der genetischen Ähnlichkeit der Fruchtfliegen mit uns stellt sich die Frage, was hier passiert Drosophila kommt wahrscheinlich auch bei anderen Säugetieren vor: Mikroskopische Kämpfe zwischen Genen, um Überlegenheit zu erlangen und das Genom im Gleichgewicht zu halten.
„Ähnliche repetitive Genkopien wie die Dxl-Gene, die das Geschlechterverhältnis eigennützig beeinflussen, sind auf den X- und Y-Chromosomen von Menschenaffen und Menschen häufig.“ sagt Presgraves .
„Dies ist nur ein Beweis dafür, dass evolutionäres Wettrüsten wichtige Konsequenzen für die Genomentwicklung hat.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturökologie und Evolution .