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Wissenschaftler entschlüssen Teile einer Genomsequenz

Schwamm-Erbgut überrascht Wissenschaftler entschlüssen Teile einer Genomsequenz

Wissenschaftlern ist es gelungen, die Genomsequenz eines Hornkieselschwamms teilweise zu entschlüsseln. Dabei fanden die Forscher heraus, dass das Genom von Amphimedon queenslandica, der im australischen Great Barrier Reef lebt, eine erstaunliche Ähnlichkeit zum Genom komplexerer Tiere einschließlich Säugetieren aufweist.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. An dem Projekt sind neben 31 anderen Wissenschaftlern auch Juniorprofessor Daniel Jackson und Prof. Mario Stanke von der Universität Göttingen beteiligt.

Das Forscherteam kam zu überraschenden Erkenntnissen: Obwohl Schwämme primitiv aussehen und auf der untersten Entwicklungsstufe vielzelliger Lebewesen stehen, unterscheidet sich die Zusammensetzung ihres Erbguts nicht wesentlich von denen höher entwickelter Tiere. Die Wissenschaftler erhoffen sich nun durch das Studium von A. queenslandica tiefere Einsichten darüber, wie die Erbanlagen eines möglichen „universellen Vorfahren“ aller Tiere ausgesehen haben könnten – sozusagen an der Schnittstelle zwischen Schwamm und komplexeren Tieren mit echten Geweben.

Das Sequenzieren des Genoms von A. queenslandica erschwerten biologische Besonderheiten. Zum einen mussten die Wissenschaftler eine ausreichende Menge reiner DNA gewinnen. Da Schwämme jedoch häufig aus einer Mischung aus Schwamm- und Bakterienzellen bestehen, haben die Wissenschaftler Embryonen und Larven des Hornkieselschwamms von einem erwachsenen Schwamm isoliert.

Im nächsten Schritt wurden die Chromosomen, Molekülketten aus etwa 170 Millionen Nukleotiden, in kleinere Stücke zerbrochen, um sie sequenzieren zu können. In einem komplexen Verfahren hat Juniorprofessor Jackson vom Courant Forschungszentrum Geobiologie der Universität Göttingen nun eine sogenannte DNA-Bibliothek erstellt. Darin sind die Teile der DNA „archiviert“, die die Bauanleitung für Eiweiße des Schwamms enthalten. Diese Bibliothek ist relativ frei von sogenannter Junk-DNA, deren Funktion bisher unbekannt ist, und erhöht damit die Qualität der Genomsequenz.

Stanke, bis Juni am Institut für Mikrobiologie und Genetik der Universität Göttingen und nun in Greifswald tätig, hat ein Computerprogramm entwickelt, das basierend auf einem mathematischen Modell gelernt hat, welche DNA-Abschnitte zu einem Gen gehören. Die so vorhergesagten Eiweißsequenzen wurden dann mit denen anderer Tiere verglichen. Dabei lässt eine signifikante Ähnlichkeit darauf schließen, dass das entsprechende Gen in gemeinsamen Vorfahren einen Vorläufer hatte, von dem die heutigen Gene abstammen.

pug

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