Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Zoologie: Genetisch aufgebläht

Manche Amphibien besitzen ein ­riesiges Genom, durchsetzt von ­Erbgutschnipseln, die sich unkon­trolliert vermehren. Diese genetische Last behindert die Tiere in ihrer ­Entwicklung - und dennoch blieben sie bislang in der Evolution ­erfolgreich.
Welche »Wundergene« erlauben dem Axolotl eine Rundumerneuerung?

Necturus lewisi fristet ein träges Dasein. Der hand- bis unterarmlange Furchenmolch verlässt nur selten sein Versteck unter Steinen oder Baumstämmen in den Flüssen von North Carolina. Auf der »Jagd« harrt er unbeweglich am Flussgrund aus und wartet, bis ein Insekt vorbeischwimmt. Dann taumelt er vorwärts und verschlingt seine Beute – ein geistloser Reflex. Sein ganzes Leben verbringt er im Wasser als zu groß geratene Larve, die ihre Metamorphose nie vollenden durfte: Die schlaffen Beine erscheinen zu klein für den Körper, die Zehen sind nicht richtig ausgewachsen, der Oberkiefer fehlt, und aus dem Hals ragen aufgedunsene Larvenkiemen.

Betrachtet man das zur Amphibienfamilie der Olme ­gehörende Tier aus der Nähe, fällt eine weitere Besonderheit auf: Seine Zellen sind ungefähr 300-mal so groß wie die einer Eidechse, eines Vogels oder eines Säugetiers. Mit einer einfachen Lupe erkennt man in den durchsichtigen Kiemen einzelne Blutzellen, die durch die Kapillaren strömen.

Necturus lewisi und andere Schwanzlurche verkörpern ein altes Mysterium, das die Wissenschaft erst allmählich aufklärt. Hinter den seltsamen Eigenschaften des salamanderartigen Tiers steckt eine verborgene Last: Jede seiner Zellen enthält fast 40-mal mehr DNA als die des Menschen. Der Furchenmolch besitzt unter allen vierbeinigen Wirbeltieren der Welt das größte Genom. Lediglich Lungenfische halten hier einem Vergleich stand – und diese neigen ebenfalls zur Trägheit.

Die Genomgröße der meisten Säugetiere, Vögel, Repti­lien und Fische liegt in einem relativ schmalen Bereich von einer halben Milliarde bis sechs Milliarden Bausteinen, den DNA-Basenpaaren …

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Das Rätsel um die Atemwegsinfekte bei Kindern

Bald drei Jahre ist das Coronavirus in der Welt – und noch immer ist vieles unklar. Etwa ob schwere Atemwegsinfektionen bei Kindern damit in Zusammenhang stehen. In Berlin läuft derweil ein Pilotprojekt zum Abwassermonitoring, denn: »Nicht jeder geht zum PCR-Test, aber alle müssen zur Toilette.«

Gehirn&Geist – Scham

»Scham - Das unbehagliche Gefühl unserer Zeit« zeigt auf, welche wichtige Funktion Scham sowie der Versuch, sie anderen einzuflößen, hat. Außerdem: Gedankenschleifen: Negative Emotionen kontrollieren; Epigenetik: Vererbtes Trauma; Menstruationszyklus; Evolution: Schrumpft unser Gehirn?

Spektrum Kompakt – Humangenom - Was in unserem Erbgut steht

Vor über 20 Jahren wurden die ersten Entwürfe der Humangenomsequenz veröffentlicht. Doch verstanden ist das menschliche Erbgut noch lange nicht.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Frahry, M. B. et al.: Low levels of LTR retrotransposon deletion by ectopic recombination in the gigantic genomes of salamanders. Journal of Molecular Evolution 80, 2015

Gulliver, G.: Observations on the sizes and shapes of red corpuscles of the blood of vertebrates, with drawings of them to a uniform scale, and extended and revised tables of measurement. Proceedings of the Scientific Meetings of the Zoological Society of London for the Year 1875

Hanken, J.: Appendicular skeletal morphology in minute salamanders, genus Thorius (amphibia: Plethodontidae): Growth regulation, adult size determination, and natural variation. Journal of Morphology 174, 1982

Itgen, M. W. et al.: Genome size drives morphological evolution in organ-specific ways. Evolution 76, 2022

Jang, H. S. et al.: Transposable elements drive widespread expression of oncogenes in human cancers. Nature Genetics 51, 2019

Kremer, S. C. et al.: Transposable element persistence via potential genome-level ecosystem engineering. BMC Genomics 21, 2020

Lamichhaney, S. et al.: A bird-like genome from a frog: Mechanisms of genome size reduction in the ornate burrowing frog, Platyplectrum ornatum. PNAS 118, 2021

Mirsky, A. E., Ris, H.: The desoxyribonucleic acid content of animal cells and its evolutionary significance. Journal of General Physiology 34, 1951

Mizuno, S., Macgregor, H. C.: Chromosomes, DNA sequences, and evolution in salamanders of the genus Plethodon. Chromosoma 48, 1974

Modzelewski, A. J. et al.: A mouse-specific retrotransposon drives a conserved Cdk2ap1 isoform essential for development. Cell 184, 2021

Nowoshilow, S. et al.: The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators. Nature 554, 2018

Roth, G. et al.: Paedomorphosis and simplification in the nervous system of salamanders. Brain, Behavior and Evolution 42, 1993

Roth, G. et al.: Cell size predicts morphological complexity in the brains of frogs and salamanders. PNAS 91, 1994

Roth, G. et al.: Genome size, secondary simplification, and the evolution of the brain in salamanders. Brain, Behavior and Evolution 50, 1997

Sessions, S. K., Larson A.: Development correlates of genome size in plethodontid salamanders and their implications for genome evolution. Evolution 41, 1987

Sessions S. K., Wake, D. B.: Forever young: Linking regeneration and genome size in salamanders. Developmental Dynamics 250, 2021

Sun, C. et al.: LTR retrotransposons contribute to genomic gigantism in plethodontid salamanders. Genome Biology and Evolution 4, 2012

Sun, C. et al.: Slow DNA loss in the gigantic genomes of salamanders. Genome Biology and Evolution 4, 2012

Sun, C., Mueller R. L.: Hellbender genome sequences shed light on genomic expansion at the base of crown salamanders. Genome Biology and Evolution 6, 2014