27.03.2013 (fjh)
Die vielzellige Rotalge "Irisch Moos" zeichnet sich durch ein ungewöhnlich kompaktes Genom aus. Das hat ein internationaler Forschungsverbund unter Marburger Beteiligung herausgefunden, der die Genomsequenz der Alge ermittelt hat.
Die Schwestergruppe aller grünen Pflanzen hat im Laufe der Stammesgeschichte ihr Erbgut stark reduziert, vermuten die Wissenschaftler. Ihre Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA" (PNAS) nachzulesen.
Wer in der Gezeitenzone einer Felsenküste unterwegs ist, begegnet zahlreichen Algenarten. Im Gegensatz zum Grün von Gräsern, Kräutern oder Gehölzen wird ihre Farbigkeit von Rot- und Brauntönen dominiert.
"Trotz ihrer großen biologischen Bedeutung sind Rotalgen bislang genetisch kaum charakterisiert", erklärte der Zellbiologe Prof. Dr. Stefan Rensing von der Philipps-Universität Marburg. Er ist Koautor der aktuellen Veröffentlichung.
Die Gruppe der Rotalgen und die grünen Pflanzen sind Schwestergruppen. Sie gehen auf einen gemeinsamen Vorläufer zurück, der vor etwa eineinhalb Milliarden Jahren lebte. damals trennten sich die evolutiven Wege der beiden Pflanzengruppen.
Um mehr über die Naturgeschichte der Rotalgen zu erfahren als bisher, sequenzierte das Konsortium unter Führung der nordfranzösischen Forschungsstation Roscoff das Genom eines typischen Vertreters dieser Gruppe. Dabei handelt es sich um "norpeltangs Chondrus crispus" (Irisch Moos).
Das Genom der Alge weist eine ungewöhnliche Struktur auf. Es enthält Regionen mit vielen Genen, die von Bereichen mit zahlreichen Wiederholungen und transponierbaren Elementen umgeben sind.
Wie stark verdichtet das Genom ist, zeigt sich unter anderem daran, dass sehr wenige Introns enthalten sind. Das sind Genbereiche, die keine Anweisungen für den Bau von Proteinen enthalten.
Noch dazu sind die wenigen Introns vergleichsweise kurz. Die Forscher fanden auch keinerlei Hinweise darauf, dass umfangreiche Verdoppelungen des genetischen Materials vorliegen. Chondrus verfügt für viele Funktionen lediglich über eine Minimalausstattung an Genen.
Die Algen produzieren Zellulose mit Hilfe von Enzymen, für die es bei grünen Pflanzen keine Entsprechung gibt. Das zeigt den Autoren zufolge, dass die Biosynthese von Zellulose mehrmals unabhängig entstanden ist. So lässt sich erklären, dass sich bei verschiedenen Arten stark voneinander abweichende Enzyme finden, die ganz ähnliche Funktionen erfüllen.
Die Wissenschaftler präsentieren ein Szenario für die Evolution der Algen, dem zufolge deren Vorfahren extreme Lebensräume aufsuchten, die eine Reduktion des Genoms erzwangen. Als die Algen später - unter besseren Umweltbedingungen - die verloren gegangenen Funktionen ersetzten, entstanden Gene, die nirgendwo sonst vorkommen. "Seine einzigartigen genetischen Eigenschaften empfehlen Chondrus als neues Modell, an dem sich studieren lässt, wie sich Eukaryoten im Verlauf der Evolution verändert haben“, schließen die Autoren aus ihren Resultaten.
An der zugrunde liegenden Forschungsarbeit waren neben Rensings Arbeitsgruppe Wissenschaftler aus Frankreich und weiteren Ländern beteiligt. Dazu zählen Ägypten, Griechenland, Norwegen, Spanien und die Tschechische Republik.
pm: Philipps-Universität Marburg
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