Genetik

Studie zum Stammbaum einzelliger Meeresalgen

Große Unterschiede zwischen Fettsäuren und sekundären Stoffwechselprodukten
[21. Januar 2016] 

Ein Forscherteam unter Beteiligung des Alfred-Wegener-Instituts hat erstmals auf genetischer Ebene nachgewiesen, wie wenigen evolutionären Veränderungen Fettsäuren-Synthese im Vergleich zu sekundären Stoffwechselprodukten unterliegt. Das berichtet das Team jetzt in einer Studie, die im ISME Journal des Nature Verlages online erschienen ist. 

Verwandschaftsbeziehungen der einzelligen Meeresalgen auf Basis der Fettsäuren-Genetik
Verwandschaftsbeziehungen der einzelligen Meeresalgen auf Basis der Fettsäuren-Genetik (Grafik: CC-BY NC/SA 4.0, DOI: ismej2015263f3)

Die Wissenschaftler analysierten die Gene von über 200 einzelligen Algenarten aus dem Meer. Im Fokus standen einerseits die Gene, die für die Enzyme der Fettsäuren kodieren (wichtig für Energie Stoffwechsel und Zellmembranen) die in allen Lebewesen vorkommen. Andererseits entschlüsselten die Forscher die Gensequenzen von sogenannten Sekundärmetaboliten. Diese Stoffe entstehen in ihrer Form und Funktion zunächst zufällig und setzen sich dann selektiv durch, wenn sie für einen Organismus einen Vorteil bieten. So können beispielsweise Abwehrstoffe gegen Fressfeinde entstehen, unter anderem Algentoxine, die zu giftigen Algenblüten im Meer führen können.

„Wir konnten mit unserer Studie belegen, dass die Gene für die Synthese von Sekundärmetaboliten der marinen Eukaryonten sehr variabel sind, während die für die Fettsäuren-Synthese sich bei den von uns untersuchten Gruppen nur sehr wenig unterschieden“, sagt Dr. Uwe John vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, der die Studie gemeinsam mit Kollegen der Universität Sydney und der US-amerikanischen Wetter- und Ozeanbehörde NOAA durchgeführt hat.

Der Co-Autor der Studie ergänzt: „Unsere Ergebnissen sind ein Paradebeispiel dafür, wie Selektion bei variablen Zellbestandteilen in unterschiedliche Richtungen wirken und so zu variablen Anpassungen führen kann. Andererseits konnten wir zeigen, dass konservative Gene den evolutionären Stammbaum sehr gut abbilden.“

Mit dieser Veröffentlichung ist es den Wissenschaftlern gelungen, konkrete Beispiele für das Lehrbuchwissen zur Evolution zu liefern. Studien zu Sekundärmetaboliten bieten zusätzlich die Möglichkeit, neue Naturstoffe für mögliche medizinische Anwendungen zu entdecken.

Weitere Informationen gibt es in dieser Pressemitteilung der Technischen Universität Sydney

Originalstudie: Gurjeet S Kohli, Uwe John, Frances M Van Dolah and Shauna A Murray: Evolutionary distinctiveness of fatty acid and polyketide synthesis in eukaryotes. The ISME Journal advance online publication 19 January 2016; doi: 10.1038/ismej.2015.263

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