Direkt zum Inhalt
Genetik

Freundliche Übernahme

In aufwändigen Projekten entschlüsseln Wissenschaftler das Genom verschiedenster Lebewesen. Weil sie das Erbgut verunreinigen könnten, werden bakterielle Sequenzen vorab stets gestrichen - vielleicht zu früh, wie das Zusammenleben von Drosophila ananassae und dem Parasiten Wolbachia pipientis zeigt.
Wolbachia pipientis
Es gibt wahrlich angenehmere Untermieter als die Bakterien der Gattung Wolbachia: Nicht nur, dass sich die umtriebigen Parasiten in etwa siebzig Prozent aller wirbellosen Tiere ungebeten einnisten. Sie nutzen die Gastfreundschaft ihres hilflosen Wirts auch schamlos aus. Ein Auszug aus der zellulären Wohngemeinschaft kommt für sie nicht in Frage.

<i>Wolbachia</i> in Wirtszelle
Unerwünschter Gast | Bakterien der Gattung Wolbachia haben sich in den Zellen vieler wirbelloser Tiere eingenistet, unter anderem auch in der Taufliege Drophilia ananassae.
In dieser Darstellung sind die Parasiten gelb eingefärbt, die Wirtszellen rot.
Im Gegenteil: Um die Vorzüge des Schmarotzertums auch dauerhaft in Anspruch zu nehmen, befallen die listigen Bakterien meist direkt die Reproduktionsorgane ihres Wirts. Dort begnügt sich Wolbachia allerdings nicht mit der Rolle des Zuschauers, sondern greift ungeniert in die Fortpflanzungspolitik des Gastgebers ein. Ihr Manipulationsrepertoire ist dabei ebenso trickreich wie mörderisch: Bei einigen Wirten lässt Wolbachia männliche in weibliche Embryonen umwandeln. Bei anderen wiederum hält der Parasit ebenso wenig von der Gleichheit der Geschlechter – und tötet alle Männchen.

Seinen ungebeten Gast wird der Wirt fortan nicht mehr los, durch seine geschickte Taktik hangelt er sich von einer Generation zur nächsten. Kein Wunder, dass sich Wirt und Parasit – wie in jeder Wohngemeinschaft – mit der Zeit aneinander gewöhnen. Eine so innige Vertrautheit zwischen Bakterien und Eukaryoten wie bei Wolbachia und ihrem Opfer erscheint trotzdem ungewöhnlich. Beispielsweise ist ein Gen des Bakteriums mittlerweile fest im Erbgut eines Käfers verankert, und bei der Taufliege Drosophila ananassae scheinen die Gene von Wirt und Parasit derart miteinander verflochten zu sein, dass ihr jeweiliges Erbgut nur schwer zu identifizieren ist.

Gefällt es dem aufdringlichen Bakterium in seinen Wirtszellen etwa so gut, dass es sogar versucht, seine Gene in das Erbgut seines unfreiwilligen Gastgebers einzuspeisen? Zwar ist bekannt, dass die Evolution solche lateralen Gentransfers zwischen Bakterien und Eukaryoten hervorgebracht hat. Nach dem bisherigen Stand der Forschung geschieht dies aber eher nur in Ausnahmefällen. Mit den Mitochondrien – den Energie produzierenden Kraftwerken der Zelle – verdanken wir einer solchen Ausnahme vermutlich eine unserer wichtigsten Organellen.

Wirtszelle mit Bakterium
Vorher und nachher | Wolbachia pipientis befällt meist direkt die Keimzellen in den Fortpflanzungsorganen seines Wirts. Die linke Aufnahme zeigt das Bakterium in einem sich entwickelnden Ei im Eiserstock von Drosophila ananassae (gelb eingefärbt). Rechts wurde der Parasit medikamentös entfernt.
Befindet sich Wolbachia auf einem ähnlichen evolutionären Pfad? Um dies zu prüfen, wollten Wissenschaftler um John Werren von der Universität von Rochester das verwachsene Erbgut von D. ananasae und Wolbachia entflechten. Dazu verabreichten sie den Taufliegen einen Wirkstoff, um sie von ihrem unliebsamen Begleiter zu trennen.

Spätestens in einer der nächsten Fliegengenerationen hätte das Bakterium aus den Wirtszellen verschwunden sein müssen. Zur Kontrolle suchten die Forscher auf einigen DNA-Abschnitten der Taufliege nach Wolbachia-Genen – und wurden dabei zu ihrer eigenen Überraschung tatsächlich fündig.

Zwar hatten sie D. ananasae offensichtlich erfolgreich von ihrem Untermieter befreit – die Gene des hartnäckigen Parasiten fanden sich aber noch immer in den Keimzellen seines Wirts.
"Die Gene des Wirts enthalten damit Kodierungsinformationen für eine völlig andere Art"
(John Werren)
Einzige Erklärung dafür: Die Erbinformationen von Wolbachia pipientis müssen auch im Erbgut der Taufliege gespeichert sein.

Tatsächlich entdeckten die Forscher eine nahezu vollständige Kopie des Bakterien-Genoms auf dem zweiten Chromosom des Insekts. "Die Gene des Wirts enthalten damit Kodierungsinformationen für eine völlig andere, gesonderte Art", betont John Werren. Einige der Gene werden sogar transkribiert und könnten damit Wolbachia-Proteine produzieren.

Hartnäckiger Parasit
Hartnäckiger Parasit | Auch nachdem die Forscher Wolbachia mit einem Wirkstoff entfernt hatten, identifizierten sie Gene des Parasiten auf dem Genom der Taufliege (grün gefärbt).
Warren glaubt dennoch nicht, dass Wolbachia pipientis von seinem genetischen Versteck profitiert – schließlich sammelt sich bei den zellulären Reparaturarbeiten an der DNA einiges an, das dann gleich mit übernommen wird. Dass jedoch ein fast vollständiges Genom in das eigene Erbgut integriert wird, erstaunte die Forscher – zumal ein Nutzen für D. ananasae noch nicht bekannt ist.

"Die Wahrscheinlichkeit, dass ein derart großer Abschnitt der DNA keine Aufgabe hat, ist aber sehr gering", meint Warren. "Möglicherweise verschaffen die darauf gespeicherten Informationen dem Wirt einen selektiven Vorteil."

Da sich Wolbachia in den Zellen der meisten Wirbellosen Tiere breit gemacht hat, könnten solche lateralen Gentransfers weitaus häufiger sein als angenommen. Die Wissenschaftler entdeckten die Bakterien-Gene auch noch in drei anderen Insekten und vier Arten von Fadenwürmern. Anders als bislang üblich, sollten die Gene der Parasiten bei Erbgut-Untersuchungen von Wirbellosen deshalb in Zukunft mit berücksichtigt werden, fordern die Forscher.

In weiteren Untersuchungen wollen sie nun prüfen, ob die Taufliegen mit Hilfe der Bauanleitungen von Bakterien-Genen nützliche Fähigkeiten erlernen. Sollte dies tatsächlich der Fall sein, wären Wolbachia als Untermieter vielleicht doch leichter zu ertragen.
01.09.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 01.09.2007

Lesermeinung

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, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften 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 Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Vielen Dank!

Partnervideos