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News: Alter Genschrott

Ob Kegelschnecke, Taufliege oder Mensch - zumindest eins haben alle drei gemeinsam: die Platzierung inhaltsleerer DNA Sequenzen im selben Gen. Diese so genannten Introns scheinen somit keine Erfindung der Neuzeit zu sein, sondern uralte Relikte, denn Mensch, Fliege und Schnecke trennten sich bereits vor mehr als einer halben Milliarde Jahren.
Ein Gen – drei Aufgaben. So steht es zumindest heute mit dem Gen, dessen Proteinprodukt das Enzym gamma-Glutamylcarboxylase bildet. Doch während Menschen das Gen zur Blutgerinnung brauchen, findet es sich auch in blutleeren Taufliegen (Drosophila melanogaster) und Kegelschnecken (Conus geographus). Letztere setzt die Carboxylase bei der Herstellung eines auch für den Menschen tödlichen Giftes ein. Was die Fliege mit ihrem Exemplar anfängt, ist noch ungewiss.

Die Gemeinsamkeit beschränkt sich nicht nur auf das Vorhandensein der gamma-Glutamylcarboxylase. Auch die im Gen platzierten inhaltsleeren Sequenzen ähneln einander. Dies entdeckte das Team um Baldomero Olivera und Pradip Bandyopadhyay von der University of Utah, als sie die "überflüssige" DNA in allen drei Spezies miteinander verglichen. Die im menschlichen Gen gezählten 14 Introns reduzierten sich bei der Taufliege auf nur noch acht und erreichten ihren Tiefpunkt in der Schnecke mit nur zwei Exemplaren. Sie waren im Laufe der Evolution verloren gegangen.

Doch was noch übrig war, befand sich an exakt derselben Stelle im Carboxylase-Gen; ihre Koordination entsprachen einander. So trafen die Wissenschaftler die Schneckenintrons dort an, wo auch der Mensch seine angeblich informationslosen Abschnitte zwischen das Gen geschoben hatte. Damit ist jeder Zweifel ausgeräumt: Das Gen hat denselben Ursprung, und der muss schon ziemlich alt sein, wenn man sich die Evolutionsgeschichte betrachtet. Ein großer Schritt zurück ist nötig, um den einstigen gemeinsamen Vertreter von Mensch, Fliege und Schnecke auszumachen – er lebte vor 540 Millionen Jahren.

Die Ergebnisse sprechen auch für ein entsprechendes Alter der Introns und unterstützen damit die Theorie, dass unsere ursprüngliche Welt eine RNA-Welt war. Zu einer Zeit, als es noch keine klare Trennung zwischen Genen und ihren Produkten, den Proteinen, gab, sollen nach dieser Hypothese RNA-Moleküle beide Aufgaben übernommen haben. Und Introns hatten ebenfalls eine essentielle Rolle inne: Sie bestimmten, wie sich die RNA-Moleküle falten konnten, um als dreidimensionale Gebilde Proteinaufgaben zu übernehmen. Um als Erbinformation exakt vervielfältigt zu werden, mussten die RNA-Moleküle wiederum als fädrige Stränge vorliegen und sich dafür entfalten. Introns dienten als Platzhalter, damit Verknäulen und Entwirren problemlos über die Bühne gehen konnte.

Die Entdeckung der großen Ähnlichkeiten in den Introns aller drei Tierspezies, die sich vor mehr als einer halben Milliarde Jahren aus einem gemeinsamen Vorfahr in unterschiedliche Richtungen entwickelten, legt ein greises Alter für die "überflüssige" DNA nahe. Ob das gemeinsame Gen neben den bekannten Aufgaben auch eine bislang noch unentdeckte in allen drei Tieren erfüllt – etwa in der Embryonalentwicklung – ist noch offen.

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