C. elegans (blau) und Bakterien (gelb) (HeitiPaves/iStock/Getty Images) Eine schreckliche Lebensmittelvergiftung ist kein unvergessliches Erlebnis. Der am häufigsten untersuchte mikroskopische Fadenwurm Caenorhabditis elegans Es stellt nicht nur sicher, dass es sich erinnert, es verankert auch die Gefahr von schmuddeligen Mahlzeiten genetisch in seinen Kindern, um sie dazu zu zwingen, sich fernzuhalten.
Und wenn einer dieser Würmer durch ein Unglück trotzdem kaputtgeht? Die in RNA kodierte Warnung kann aus ihrem zerfallenden Körper austreten und möglicherweise von jedem vorbeikommenden Artgenossen aufgenommen werden.
Dieses bemerkenswerte Mittel zur Gedächtnisübertragung wurde von Forschern des Murphy Lab der Princeton University in den USA im Rahmen einer Reihe von Studien über vererbte Verhaltensweisen bei Nematoden entdeckt.
Aufgrund der Existenz eines ziemlich strenge Barriere Früher glaubte man, dass zwischen den Keimzellen, aus denen eine neue Generation entsteht, und den eigenen Körperzellen des Elternteils Ereignisse, die die Physiologie eines Elternteils beeinflussen, nicht auf dessen Nachkommen übertragen werden könnten.
Diese Ansicht ist aus dem Fenster verschwunden mit Entdeckungen von Umweltbelastungen bei Tieren wie C. elegans Sie verändern die Art und Weise, wie Gene aktiviert werden, nicht nur bei ihren Nachkommen, sondern auch bei den eigenen Kindern ihrer Nachkommen … und so weiter, über Generationen hinweg.
Es ist auch nicht nur eine Wurmsache. Gene in der Nachkommen von Fruchtfliegen Und sogar Mäuse können durch Hinweise in der Umgebung ihrer Eltern optimiert werden, wodurch sich die biologischen Funktionen zukünftiger Generationen effektiv verändern.
Letztes Jahr , veröffentlichten Forscher im Labor der Molekularbiologin Coleen Murphy ihre Ergebnisse auf C. elegans Reaktionen auf den Verzehr des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa – eine ansprechende Nahrungsquelle, die sich in ihrem Verdauungssystem schnell als unangenehm erweist.
Das Team entdeckte, dass Würmer RNA-Stränge aus ihrer giftigen Mahlzeit über ihren Darm absorbierten, darunter einen Abschnitt nicht-kodierender RNA namens P11.
Es wurde festgestellt, dass dieser Nukleinsäurestreifen an einen entsprechenden Code im Genom des Wurms bindet – ein Gen namens Maco-1 –, von dem bereits bekannt war, dass es eine Rolle bei der Sinneswahrnehmung spielt. Dadurch „lernt“ der Wurm, ihm auszuweichen P. aeruginosa in der Zukunft.
Erstaunlicherweise betrifft diese Verhaltensänderung auch die Nachkommen einer Wurmmutter und lehrt mindestens die nächsten vier Generationen, diese spezielle mikrobielle Mahlzeit ebenfalls zu meiden.
Dieses neueste Experiment zeigt, dass das genetische Gedächtnis nicht unbedingt eine Familienangelegenheit ist, und es gibt Hinweise darauf, dass es seitlich von Wurm zu Wurm übertragen werden kann.
Tragischerweise muss zuerst der Lehrer eingestampft werden.
„Wir haben herausgefunden, dass ein Wurm lernen kann, diesem pathogenen Bakterium auszuweichen, und wenn wir diesen Wurm zermahlen oder einfach nur das Medium verwenden, in dem die Würmer schwimmen, und dieses Medium oder das zerkleinerte Wurmlysat naiven Würmern, diesen Würmern, geben.“ „lernen“, auch den Erreger zu meiden, sagt Murphy.
Untersuchungen von Nematoden, die diesen Vermeidungstrick nicht erlernen konnten, legten dies nahe, obwohl Maco-1 eine nachgewiesene Rolle bei der Vermeidung spielt P. aeruginosa , das Vorhandensein des Gens allein konnte nicht erklären, warum das Verhalten vererbt wurde. Etwas anderes geschah.
Also machte sich das Team auf die Suche nach weiteren Faktoren, die hinter der eigenartigen neurologischen Anpassung steckten.
(Murphy Lab)
Der Hauptverdächtige war ein wanderndes „springendes“ Gen namens Cer1, von dem bereits bekannt war, dass es die richtigen Eigenschaften besitzt, um sich von einem Teil eines Genoms zu einem anderen zu bewegen Virus .
„Wir haben herausgefunden, dass ein Retrotransposon namens Cer1, das virale Partikel bildet, ein Gedächtnis nicht nur zwischen Geweben (von der Keimbahn des Wurms bis zu seinen Neuronen), sondern auch zwischen Individuen zu übertragen scheint.“ sagt Murphy. Würmer, denen Cer1 von Natur aus fehlte oder bei denen Cer1 weggeschnitten war, konnten einfach nicht widerstehen, davon zu knabbern P. aeruginosa .
Diese ganze Lernerfahrung ist nicht ohne Risiken. Das Sprungverhalten des Retrotransposons kann auch Schaden anrichten, da es sich in Teile des Genoms des Tieres einfügt, was darauf hindeutet, dass die Kosten einen Nutzen haben müssen.
So faszinierend sie heute auch sind, wären Hinweise darauf, dass verhaltensverändernde Erfahrungen vererbt werden können, vor einem halben Jahrhundert überraschend umstritten gewesen, als der amerikanische Tierpsychologe James V. McConnell mit seinen Vorschlägen berühmt – und berüchtigt – wurde Plattwürmer könnten Erinnerungen erben durch den Verzehr anderer, besser ausgebildeter Plattwürmer.
McConnells Kapitel in der Geschichte der Biologie hat seitdem die Debatte über die Durchlässigkeit dieser Barriere zwischen Eltern und Kind beeinflusst und darüber, ob die Erfahrungen einer Generation mit der Welt direkten Einfluss auf die Art und Weise haben können, wie die nächste Generation damit umgeht.
Inwieweit dies beim Menschen passieren könnte, wird noch untersucht. Dennoch gibt es verlockende Anzeichen Auch wir sind davon nicht ausgenommen.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Zelle .