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News: Verworrene Verwandtschaft

Biologen sind bestrebt, alle Organismen in ein natürliches System einzugliedern, das die wahren Verwandtschaftsverhältnisse widerspiegelt. Was bei Pflanzen und Tieren schon schwierig genug ist, erweist sich bei Bakterien, die munter Gene untereinander austauschen, als fast unmöglich. Oder wurde die Rolle des störenden horizontalen Gentransfers bisher überschätzt?
Carl von Linné kannte noch keine Bakterien. Mit seinem 1735 erstmalig erschienenen Werk Systema naturae versuchte der schwedische Botaniker zunächst die Pflanzen und später dann auch die Tiere systematisch zu erfassen und sie eindeutig zu bezeichnen. Seit dieser Zeit verwenden Biologen die binäre Nomenklatur, bei der jeder neu beschriebene Organismus einen Gattungsnamen mit einer Zusatzbezeichnung für die Art erhält.

Während Linné noch von der göttlich vorgegebenen Ordnung seines Systems überzeugt war, versuchten seine Nachfolger alle Organismen in ein natürliches System einzugliedern, das die wahren Verwandtschaftsverhältnisse widerspiegelt. Mussten sich die Systematiker früherer Zeiten dabei hauptsächlich noch auf morphologische und anatomische Merkmale stützen, leisten heute biochemische und genetische Analysen hier wertvolle Dienste. Die Aufstellung von Stammbäumen bleibt jedoch immer noch verzwickt.

Besonders schwer tun sich hierbei Mikrobiologen. Morphologie und Anatomie hilft nicht viel weiter, denn ob Bakterien nun stäbchenförmig oder eher kugelrund sind, sagt über ihre Verwandtschaft nur bedingt etwas aus. Bleibt also noch die Genetik, doch auch dabei machen die Mikroben den Systematikern einen Strich durch die Rechnung. Denn die Bakterien haben die fatale Eigenschaft, über Artgrenzen hinweg genetisches Material auszutauschen. Mit diesem horizontalen Gentransfer verwischen sie die genetischen Spuren ihrer Vorfahren und machen systematische Analysen nahezu unmöglich – so die pessimistische Auffassung vieler Evolutionsbiologen.

Müssen Mikrobiologen also gleich die Flinte ins Korn werfen? Nicht ganz, meint Vincent Daubin. Zusammen mit Nancy Moran und Howard Ochman analysierte der Biochemiker von der University of Arizona das Genom nah verwandter Bakterien. Die dabei aufgestellten Stammbäume verglichen die Forscher mit bereits bekannten Verwandtschaftsanalysen, die nicht auf der DNA, sondern auf der ribosomalen RNA (rRNA) der Bakterien beruhen.

Das Ergebnis: Die Stammbäume, die mit Hilfe des bakteriellen Genoms aufgestellt wurden, unterschieden sich nur wenig von den rRNA-Analysen. Der horizontale Gentransfer, der zwar durchaus auftritt, betrifft nach Ansicht der Forscher vermutlich nur wenige Gene und stört daher kaum die Verwandtschaftsanalysen.

Andere Forscher bleiben jedoch skeptisch. Der Biochemiker Ford Doolittle von der Dalhousie University mahnt, den Einfluss des horizontalen Gentransfers nicht zu unterschätzen. Insbesondere bei entfernt verwandten Bakterienarten dürfte er sich störend bemerkbar machen. Auch der Mikrobiologe Daniel Dykhuizen von der State University of New York betont die Schwierigkeit von Stammbaumanalysen: "Ich glaube, mit Bakterien ist es schwieriger als mit Vögeln oder Fröschen, aber es ist nicht unmöglich."

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