Gene in der Komfortzone - Umwelteinflüsse steuern Genexpression

Im Labor leben die Fruchtfliegen in kleinen Glasgefäßen. (Foto: Michael Bernkopf/Vetmeduni Vienna)

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Fruchtfliegen befinden sich bei einer bestimmten Temperatur in einer Art genetischer Komfortzone. Das berichten Forschende vom Institut für Populationsgenetik aktuell in der Fachzeitschrift PLOS Genetics. Zwei unterschiedliche Fliegenstämme produzieren nämlich bei 18 Grad Celsius die annähernd gleichen Genprodukte, obwohl sich ihre Gene unterscheiden. Dieser auch beim Menschen beschriebene Effekt der Kanalisierung, bei dem sich ein Organismus trotz Störungen stabil weiterentwickelt, macht Lebewesen robust gegenüber genetischem und Umwelt-Stress.

Nicht alles, was in der DNA geschrieben steht, hat auch zwingend Auswirkungen auf den Organismus. Das ist spätestens seit der Erforschung der Epigenetik bekannt. Epigenetische Faktoren bestimmen nämlich mit, ob und wie aktiv Gene überhaupt sind. Ein weniger bekannter Mechanismus ist die Kanalisierung. Er macht Lebewesen robust gegenüber genetischen Mutationen und Umweltfaktoren. Treten während der Entwicklung eines Organismus Störungen auf, wie beispielsweise extreme Lebensbedingungen oder Mutationen im Genom, bewirkt die Kanalisierung eine Pufferung dieser Störungen – der Organismus bleibt stabil und entwickelt sich ohne äußerlich erkennbare Veränderung weiter.  

Komfortzone im Fliegengenom gefunden

Christian Schlötterer vom Institut für Populationsgenetik hat den Mechanismus der Kanalisation gemeinsam mit seinen KollegInnen an Fruchtfliegen untersucht. Das Team setzte dazu zwei genetisch unterschiedliche Fruchtfliegenstämme, Oregon und Samarkand, verschiedenen Temperaturen (13°C, 18°C, 23°C und 29°C)  aus. Die WissenschafterInnen analysierten, wie sich die Genexpression aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen in den Tieren verändert. Es stellte sich heraus, dass bei einer Temperatur von 18 Grad Celsius das Genexpressionsmuster der beiden Fliegenstämmen homogen war. Egal, ob bei Oregon oder Samarkand: Die Ausprägung der Gene ist über beide Stämme hinweg annähernd gleich.

„Bei 18 Grad Celsius dürfte die genetische Komfortzone der Fliegen liegen. Bei höheren oder niedrigeren Temperaturen verändert sich die Genexpression beider Fliegenstämme drastisch“, erklärt Schlötterer.

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