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News: Aus einem Gen mach zwei

Bevor es im Laufe der Evolution Wirbellose und Wirbeltiere auseinandertrieb, kam der Vorläufer mit einer einzigen Ausgabe eines speziellen Gens aus. Doch den Vertebraten scheint eine Kopie nicht ausgereicht zu haben. Und während das primitive Lanzettfischchen - als nächster lebender Verwandter zu uns Wirbeltieren - sich mit einer Genausgabe begnügt, haben Vertebraten das Gen verdoppelt und einer Kopie eine neue Bedeutung zugeordnet. Ein schönes Beispiel dafür, wie ein altes Gen zu neuen Aufgaben gelangen kann.
Vor etwa einer halben Milliarde Jahren trennten sich Wirbellose und Wirbeltiere voneinander und gehen seitdem getrennte Wege. Trotz der lange zurückliegenden Trennungszeit ist das Auffinden ehemaliger Gemeinsamkeiten für Forscher höchst interessant, gestaltet sich aber aus demselben Gründen als nicht so einfach.

Als dankbares Forschungsobjekt bietet sich in diesem Zusammenhang das kleine marine Lanzettfischchen Branchiostoma an, das auch auf den Namen Amphioxus hört und als nächster lebender Verwandter zu den Wirbeltieren gilt. Beim genetischen Vergleich zwischen dieser primitiven Spezies der Invertebraten auf der einen Seite und den Wirbeltieren auf der anderen Seite fiel dem Biologen Jeremy Gibson-Brown eine merkwürdige Entwicklung auf: Das untersuchte Gen, welches beim Lanzettfischchen die Entwicklung der mesodermalen Körperschicht steuert – aus ihr entstehen unter anderem Muskulatur und Exkretionssysteme – kommt bei den maßlosen Wirbeltieren gleich in doppelter Ausführung vor.

Gibson-Brown und seine Kollegen von der Washington University in St. Louis kamen auch der Bedeutung des zusätzlichen Gens auf die Schliche. Aus AmphiEomes/Tbr1, wie der umständliche Name des invertebralen Genvorgängers lautet, entstanden in Wirbeltieren Eomesodermin und T-brain-1. Während Eomesodermin in allen untersuchten Vertebraten – vom Fisch über Amphibien bis hin zum Menschen – seine ursprüngliche Funktion beibehält, verliert das Duplikat diese Aufgabe und wendet sich stattdessen einem neuen Bereich zu: Es mischt bei der Entwicklung des Vorderhirns kräftig mit.

"Dies zeigt uns, wie 'alte' Gene 'neue' Gene zur Welt bringen können und wie die Ursprünge neuartiger Funktionen der Entwicklung verfolgt werden können", beschreibt Gibson-Brown seine Beobachtung. Als nächstes will der Biologe den Neunaugen auf den Zahn fühlen und hier nach den Genen suchen. Die kieferlosen Wirbeltieren ähneln stark den Vorfahren der späteren Vertebraten. "Ich will wissen, ob diese Genduplikation die Trennung von Kiefernlosen und Vertebraten vordatiert hat", so Gibson-Brown. Das wollen wir auch und warten auf die Ergebnisse.

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