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Biologie

Verändertes Gen krempelt Ökosystem um

Einzelne Mutationen können gravierende Folgen haben – nicht nur für ein Individuum oder eine Art, sondern sogar für komplexe Lebensgemeinschaften.
Bacillus subtilis, 3-D-Grafik

Ein Gen des Bakteriums Bacillus subtilis kontrolliert die Eigenschaften seines Ökosystems stärker, als es selbst die Gegenwart oder Abwesenheit eines Topräubers tut. Wie ein Team um Deirdre McClean in Experimenten an künstlichen mikrobiellen Ökosystemen feststellte, braucht die Abweichung von der Natur nicht groß zu sein. Die Forscherin legte mit einer Veränderung an den Genen sinR und sinI lediglich fest, ob die Bakterien Biofilme bilden oder nicht – normale Stämme von B. subtilis tun beides. Um die Bedeutung der Veränderungen einzuschätzen, verglich die Arbeitsgruppe die Effekte mit den Folgen, die das Verschwinden des Bakteriums selbst sowie des Topräuber, des Nasentierchens Didinium, für das System hatte.

McClean und ihr Team bastelten ein vereinfachtes Süßwasserökosystem aus vier Bakterienarten, drei Spezies Pantoffeltierchen, die Bakterien fressen, sowie dem Nasentierchen, das Pantoffeltierchen vertilgt. Das System ist relativ einfach zu kontrollieren, mit einer zweistufigen Nahrungskette jedoch bereits hinreichend dynamisch, um Veränderungen in der gesamten Organismengemeinschaft aufzuzeigen. Bei den von der Arbeitsgruppe veränderten Genen handelt es sich nicht um irgendwelche Erbsequenzen, sondern um so genannte Nischen bildende Gene – jene, die bestimmen, welchen Lebensraum der Organismus wählt. Ist sinI ausgeschaltet, bildet B. subtilis nur noch unbewegliche Ketten und damit ausschließlich Biofilme; fällt sinR weg, schwimmt der Organismus frei im Wasser. Beides gehört zum normalen Repertoire des Bakteriums. Der Unterschied in der Ökosystemzusammensetzung fiel in beiden Fällen genauso drastisch aus, als wenn der Räuber Didinium verschwunden wäre – oder, wie sich zeigte, Bacillus selbst.

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