Lexikon der Biologie

horizontaler Gentransfer



Man nimmt heutzutage an, daß sehr viele Gene, die in heutigen Organismen vorkommen, über horizontalen Gentransfer in andere – auch phylogenetisch nicht verwandte – Organismen eingebracht und, wenn sie bzw. die Genprodukte einen Vorteil darstellen, stabil integriert wurden. Bekanntes Beispiel ist die Übertragung von Plasmiden zwischen verschiedenen Bakterienarten (z.B. durch Konjugation), was im Falle der Übertragung von Resistenzplasmiden (Resistenzfaktoren) die Ausbildung von Mehrfachresistenzen, u.a. gegen Antibiotika (Antibiotika-Resistenz), zur Folge hat. Auch ein Austausch von Genen, die normalerweise auf dem Bakterienchromosom liegen, ist möglich, wobei Vorgänge wie Transduktion, Transfektion und Transformation eine Rolle spielen.

Horizontaler Gentransfer wird zwischen vielen Mikroorganismen, aber auch zwischen Mikroorganismen und Pilzen, Pflanzen sowie Tieren beobachtet. Bei Höheren Tieren und Pflanzen können Gene z.B. durch Viren und saugende Insekten in andere Arten gelangen. Pflanzen vermögen prinzipiell über Pollen Gene auf andere Arten zu übertragen – ein Mechanismus, über den z.B. Kulturpflanzen mit ihren jeweiligen Wildarten Gene austauschen. Dies stellt ein latentes Risiko bei der Nutzung transgener Pflanzen dar: Nachkommen von Wildpflanzen, die von einer entsprechend gentechnisch veränderten Pflanze (Gentechnologie) bestäubt wurden, wären bei Resistenz gegen Herbizide, Schädlinge oder Krankheitserreger schwierig zu kontrollieren. Umstritten in diesem Zusammenhang ist die mögliche Verweildauer genetischen Materials, z.B. aus Nahrungsmitteln im Darm oder aus abgestorbenen Pflanzen und Mikroorganismen im Boden, was natürlich direkten Einfluß auf die Wahrscheinlichkeit eines horizontalen Gentransfers hätte. Den ungewollten horizontalen Gentransfer zu verhindern, ist einer der wesentlichen Aspekte der Sicherheitsforschung in der Gentechnologie. Losgelöst davon sollte nicht übersehen werden, daß der horizontale Gentransfer sicherlich eine der treibenden Kräfte der Evolution darstellt (molekulare Evolution) – insbesondere im Hinblick auf die Entstehung der enormen Vielfalt der existierenden Mikroorganismen. Ein in diesem Zusammenhang besonders beeindruckender Fall von horizontalem Gentransfer liegt bei Mitochondrien und Plastiden vor. Beide Organellen waren ursprünglich freilebende Eubakterien, die in Eukaryoten aufgenommen und als Organelle etabliert wurden. Ein Großteil des Genoms der Mitochondrien und Plastiden findet sich heutzutage im Zellkern; somit hat hier ein intrazellulärer horizontaler Gentransfer stattgefunden (Genverlagerung; Endosymbiontenhypothese, Evolution der Eucyte).M.B.

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