Sequenziert: Pflugnasenchimäre schlägt den Rekord für langsame Evolution - wissenschaft.de
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Sequenziert: Pflugnasenchimäre schlägt den Rekord für langsame Evolution

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Credit: B. Venkatesh
Ein bizarres Wesen hat seinen genetischen Code preisgegeben: Ein internationales Forscherteam hat das Erbgut der mit den Haien verwandten Pflugnasenchimäre sequenziert und analysiert. Es handelt sich damit um das bisher erste bekannte Genom eines Knorpelfisches. Dies eröffnete spannende Einblicke in die genetischen Eigenschaften dieser Fischgruppe und lieferte außerdem einen neuen Rekord: Den Vergleichen zufolge hat sich das Erbgut der Pflugnasenchimäre im Laufe der Evolution langsamer verändert als bei allen anderen bisher untersuchten Wirbeltieren. Selbst der Quastenflosser, der den Beinamen „lebendes Fossil“ trägt, muss sich geschlagen geben.

 

Die Knorpelfische (Haie, Rochen, Chimären) bilden unter den Kiefer-Wirbeltieren die älteste Gruppe. Sie haben sich vor etwa 450 Millionen Jahren von den knochenbildenden Wirbeltieren getrennt. Später spalteten sich dann auch die Chimären als Untergruppe ab. Um Einblicke in die Genetik der Knorpelfische zu gewinnen, hat sich das Team um Byrappa Venkatesh vom Institut für Molekular-und Zellbiologie in Singapur die Australische Pflugnasenchimäre ( Callorhinchus milii) als Forschungsobjekt ausgesucht. Unter den etwa 1.000 Knorpelfischarten besitzen diese Tiere nämlich ein besonders kleines Genom. Die Pflugnasenchimären leben in Gewässern um Neuseeland und des südlichen Australiens in Tiefen von etwa 200 bis 500 Metern. Sie werden bis zu 1,25 Meter lang und tragen ein rüsselartiges Gebilde am Kopf, das an eine Pflugschar erinnert. Es dient vermutlich der Nahrungssuche im weichen Bodengrund.

Überraschungen im Erbgut

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Venkatesh und seine Kollegen stießen bei der Genom-Analyse auf Unerwartetes: Den Knorpelfischen fehlen Erbanlagen für bestimmte Typen von Immunzellen aus der Gruppe der T-Helferzellen. Diese Zelltypen galten bislang bei Wirbeltieren als unentbehrlich für die Abwehr von Viren und Bakterien und für die Vermeidung von Autoimmun-Erkrankungen wie Diabetes und Rheuma.Trotz dieser scheinbar primitiveren Form der Immunabwehr können sich Haie aber offenbar gut gegen Infektionserreger verteidigen. „Der Aufbau des Immunsystemsweicht von dem anderer Wirbeltiere stark ab“, resümiert Co-Autor Thomas Boehm vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg. „Die Tiere können aber offensichtlich trotzdem Infektionen sehr effektiv bekämpfen. Das deutet darauf hin, dass die Natur unterschiedliche Lösungen für das gleiche Problem entwickelt hat.“

Was den Unterschied zwischen Knorpel und Knochen ausmacht

Außerdem untersuchten die Forscher, weshalb Knorpelfische den relativ weichen Knorpel des Skeletts nicht in harte Knochensubstanz umwandeln, wie dies beim Menschen und den meisten anderen Wirbeltieren der Fall ist. Die genetische Vergleichsstudie zeigte, dass den Tieren eine bestimmte Gen-Gruppe fehlt, die für die Verknöcherung von Bedeutung ist. Schalteten die Forscher diese Gene in Knochenfischen aus, unterblieb auch dort die Verknöcherung. Das ist ein starker Hinweis darauf, dass die untersuchte Gen-Gruppe auch beim Menschen ein wichtiger Ansatzpunkt für das Verständnis menschlicher Knochen-Erkrankungen, wie etwa Osteoporose, sein kann.

 

Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften des Genoms der Pflugnasenchimäre ist die unglaublich langsame Geschwindigkeit seiner Evolution, berichten die Forscher. Sein Erbgut hat sich im Laufe von Hunderten von Millionen Jahren kaum verändert. Es übertrifft mit dieser die Zeiten überdauernden Stabilität sogar das bekannteste „lebende Fossil“, den Quastenflosser. Das lässt sich an bestimmten Eigenschaften der DNA ablesen, erklären die Wissenschaftler. Damit dürfte das Genom der Australischen Pflugnasenchimäre einem gemeinsamen Vorfahren aller Wirbeltiere so ähnlich sein wie kein anderes Tier bisher.

 

 

Quellen:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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