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News: Hohe Wellen

Noch immer herrscht die Vorstellung, ein bestimmtes Gen sei lediglich für ein einziges Merkmal zuständig. Doch die Natur ist wesentlich komplizierter: Nur geringe Veränderungen im Erbgut können das gesamte Zusammenspiel der Gene durcheinander werfen.
Drosophila melanogaster
Gregor Mendel hatte Glück. Er sortierte seine Erbsen nach Eigenschaften wie Farbe (gelb oder grün) oder Gestalt (rund oder verschrumpelt) – und tatsächlich werden diese Merkmale hauptsächlich von jeweils einem einzigen Gen bestimmt. Nur dadurch gelang es ihm, Gesetzmäßigkeiten herauszufinden, die heute als Mendel'sche Regeln Eingang in jedes Biologielehrbuch gefunden haben.

Doch das ist die Ausnahme. Bereits 1907 hatte der Zoologe William Bateson, der übrigens den Begriff "Genetik" vorschlug, erkannt, dass Gene miteinander wechselwirken und damit die Sache verkomplizieren können. Heute wissen wir, dass die meisten Gene sehr viele, völlig unterschiedliche Merkmale steuern; umgekehrt werden die meisten Körpermerkmale von vielen verschiedenen Genen unabhängig voneinander beeinflusst. Hätte der Augustinermönch auf andere Merkmale seiner Pflanzen geachtet, wäre er vermutlich in einem Wirrwarr an Daten untergegangen.

Die Idee von der einfachen Wirkungskette – ein Gen codiert für ein Enzym, das wiederum ein Merkmal verursacht – stirbt jedoch nicht aus. So herrscht immer noch die Vorstellung, durch die Manipulation eines oder weniger Gene könnten menschliche Eigenschaften wie Körpergröße, Nasenlänge oder Intelligenz gezielt verändert werden.

Wie kompliziert das in der Realität aussieht, hat jetzt Robert Anholt von der North Carolina State University gezeigt. Als Versuchsobjekt wählte er ein Tier, das sich schon lange in der Genetik bewährt hat: die Taufliege Drosophila melanogaster.

Von dem Insekt ist inzwischen das gesamte Erbgut entziffert, und zahlreiche Mutanten stehen den Genetikern zur Verfügung. Anholt und seine Kollegen konzentrierten sich auf ein bestimmtes Gen, das als smi bekannt ist, und dessen mutierte Formen die Geruchswahrnehmung der Fliegen beeinträchtigen.

Die Forscher beschränkten sich auf fünf verschiedene Drosophila-Stämme mit jeweils unterschiedlichen Mutationen im smi-Gen. In dieses Gen schleusten sie ein Stück DNA ein, sodass es unterbrochen und damit funktionsunfähig wurde. Anschließend untersuchten die Wissenschaftler die Auswirkungen dieser Störung.

Das Ergebnis war beeindruckend: Die Genstörung betraf bei weitem nicht nur den Geruchssinn der Tiere. Völlig unterschiedliche Eigenschaften wie das Zellskelett, das Immunsystem oder wichtige Regulationsmechanismen des Stoffwechsels wurden beeinträchtigt. Die Aktivität von insgesamt 530 Genen war verändert. Interessanterweise zeigten sich die Veränderungen geschlechtsspezifisch: Bei Männchen und Weibchen waren jeweils andere Gene betroffen.

"In der Vergangenheit lösten Wissenschaftler eine Mutation in einem Gen aus, beobachteten den Effekt auf das Verhalten und behaupteten, dass ein bestimmtes Gen für ein bestimmtes Verhalten nötig ist", erläutert Anholt. "Aber wer ein Gen stört, stört nicht nur ein einziges Gen. Stattdessen erzeugt er einen Effekt, der den Wellen eines Teiches entspricht, in dem ein Stein geworfen wurde. Wir müssen uns daran gewöhnen, dass ganze Netzwerke für bestimmte Verhaltensmuster verantwortlich sind."

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