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Genetische Physiologie: Fledertiere haben flugoptimiertes Erbgut

Offenbar besitzen fliegende Wirbeltiere typischerweise ein effizient reduziertes Erbgut, vermuten Jillian Smith und Ryan Gregory. Die Forscher der University of Guelph in Kanada schließen dies aus ihrer Analyse des Flughundgenoms. Die Tiere haben wie ihre kleinere Fledermausverwandtschaft, Vögel und vermutlich auch die ausgestorbenen Flugsaurier eine deutlich verschlankte Erbgutstruktur. Wahrscheinlich sei dies nötig, um die Anforderungen eines Hochleistungsstoffwechsels zu erfüllen, den alle flugfähigen Tiere unterhalten müssen.

Die Forscher hatten die Bandbreite der Genomgrößen von 43 Flughundarten mit Hilfe eines Computermodells berechnet und festgestellt, dass die Gruppe einheitlich sehr kleine Erbgutgrößen aufweist [1]. Ähnliches war zuvor bei Fledermäusen gefunden worden. Auch Vögel haben im Verhältnis zur Körpermasse deutlich schlanker arrangierte Genome als nicht fliegende Säugetiere.

Womöglich sei eine schlanke Genomstruktur besonders bei Tieren mit sehr leistungsfähigem Stoffwechsel unabdingbar, spekulieren Smith und Gregory. Die Reduktion von offenbar verzichtbaren Sequenzen könnte dabei stets der Entwicklung der Flugfähigkeit vorangegangen sein. Reduziert seien dabei etwa bewegliche genetische Element wie Transposons. Allen Flughunden fehlen etwa sämtliche der bei Säugetieren vorkommenden transposablen LINE-1-Elemente (long interspersed element-1), die etwa bei Menschen bis zu 20 Prozent des gesamten Genoms ausmachen. Vielleicht macht der Verzicht auf solche Elemente genügend Kapazitäten zur Effizienzsteigerung genetischer und nachgeschalteter metabolischer Prozesse frei.

Die beiden Forscher hatten sich bereits zuvor mit den Zusammenhängen zwischen der Genomgröße einzelner Tiere und den von ihnen zu erfüllenden biologischen Anforderungen beschäftigt. So besteht nicht nur ein Zusammenhang zwischen der Stoffwechselrate und der Genomgröße, sondern auch zu der durchschnittlichen Größe von Zellen. Auch die maximale Flügellast von Vögeln korreliert mit der typischen Erbgutmasse. Aus der Größe typischer Knochenstrukturen von ausgestorbenen Flugsauriern hatten Forscher zudem auf deren wahrscheinliche Zellgrößen geschlossen und daraus per Korrelation abgeleitet, dass auch schon das Erbgut der vor 65 Millionen Jahren fliegenden Wirbeltiere typisch reduziert gewesen sein dürfte [2]. (jo)

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  • Quellen
[1] Smith, J., Gregory, T.R.: The genome sizes of megabats (Chiroptera: Pteropodidae) are remarkably constrained. In: Biology Letters 10.1098/rsbl.2009.0016, 2009.
[2] Organ, F.L. et al: Origin of avian genome size and structure in non-avian dinosaurs. In: Nature 446, S. 180–184, 2009.

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