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Phytoplankton: Genom einer Kieselalge offenbart Einblick in die Evolution

Kieselalge
Das komplette Genom der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum haben Wissenschaftler entziffert. Es unterscheidet sich erheblich vom Erbgut der nah verwandten Art Thalassiosira pseudonana, deren Sequenz seit 2004 bekannt ist.

Kieselalge | Die einzellige Meeresalge Phaeodactylum tricornutum im Mikroskop. Die Zellen dieser Kieselalge kommen in drei unterschiedlichen Formen vor: der namensgebenden dreihörnigen Form (oben rechts im Bild), der spindelförmigen Form (unten im Bild) und der ovalen Form (kleines Bild oben links). Der Maßbalken entspricht 10 Mikrometern, einem hundertstel Millimeter.
Die beiden Spezies repräsentieren jeweils die zwei Ordnungen der Diatomeen, die Pennales und die Centrales, die sich vor etwa 90 Millionen Jahren getrennt haben. Dass sie nur noch 57 Prozent ihrer DNA teilen, erklären die Wissenschaftler mit dem überproportional hohen Anteil unterschiedlicher bakterieller Gene im Erbgut von P. tricornutum. Durch horizontalen Gentransfer enthält es mehr als 300 Gene aus Proteobakterien, Cyanobakterien wie auch Archaea, die ihnen neue Stoffwechselwege verschafften.

So kann die Kieselalge beispielsweise Harnstoff als Stickstoffquelle nutzen. Enzyme des sonst nur bei Tieren bekannten Harnstoffzyklus waren bereits bei der Erbgutanalyse von T. pseudonana gefunden worden. Eventuell könnten Gene auch von den Kieselalgen wieder zurück auf Bakterien übertragen worden sein, spekulieren die Forscher. Ein horizontaler Gentransfer war lange Zeit nur von bakteriellen Mikroorganismen bekannt. Der Genimport verhalf den Kieselalgen gemeinhin zu einer extremen Diversifikation, wobei etliche Arten auf Grund ihrer hohen Fotosyntheseleistung eine Schlüsselrolle in marinen Ökosystemen einnehmen. (sc)

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