Wie funktioniert horizontaler Gentransfer von einem Räuber auf seine tote Beute?

18. Mai 2022 von Laborjournal

Ein gerne bemühter Allgemeinplatz in der Wissenschaft lautet: Jedes Ergebnis öffnet die Tür zu neuen Fragen. Manchmal erscheint den Forschern jedoch die eine oder andere Frage, die ihre neusten Ergebnisse ihnen förmlich aufdrängen, zunächst als ziemlich bizarr.

Derart überrumpelt hat sich womöglich kürzlich ein internationales Biologenteam gefühlt – zumindest im ersten Moment. Den Beteiligten – unter ihnen Sven Künzel vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön sowie Miguel Vences aus dem Zoologischen Institut der Technischen Universität Braunschweig – ging es zunächst einmal nur darum, die Verbreitung eines sehr häufigen Säuger-Retrotransposons namens Bovine-B (Bov-B) in Fröschen zu prüfen. Und tatsächlich fanden sie die Bov-B-Sequenzen zuhauf im Erbgut nahezu all derjeniger Frösche, die sie auf Madagaskar eingesammelt hatten. Diese Bov-B-Sequenzen waren zuerst in Rindern aufgepürt worden, wo deren vervielfältigte Kopien teilweise mehr als 18 Prozent der gesamten Genomsequenz ausmachen. In manchen Exemplaren der Madagaskar-Frösche nahmen sie immerhin 0,5 Prozent des Genoms in Anspruch.

 

Eine Milbe als Vektor für horizontalen Gentransfer zwischen Schlangen-Räuber und Frosch-Beute? (Abb. 2(a) aus Mol. Biol. Evol. 39(4): msac052)

 

1998 hatten zwei slowenische Forscher den überraschenden Befund publiziert, dass die Vorfahren der Rinder sich die Bov-B-Retrotransposonen vor Jahrmillionen via horizontalem Gentransfer aus Schlangen eingefangen hatten (Kordis D & Gubensek F, PNAS 95(18): 10704-09). Damit waren Schlangen natürlich auch als Bov-B-Lieferanten für die Madagaskar-Frösche unter Verdacht. Und nach vergleichender Analyse etlicher Reptilien- und Amphibienarten stand schließlich fest: Die Bov-B-Sequenzen der madegassischen Frösche sind am engsten mit denen von madegassischen Schlangen verwandt (Mol. Biol. Evol. 39(4): msac052). Und mehr noch: Die Frosch-Ahnen erwarben die Bov-B-Elemente tatsächlich durch horizontalem Gentransfer aus den Vorfahren der Schlangen – und zwar in mehreren Sprüngen während des Zeitraums von vor 85 bis vor 1,3 Millionen Jahren.

Jetzt braucht man nur noch auf das Verhalten sowie das Verhältnis der beiden Tiergattungen schauen, um endlich bei der – oben versprochenen – bizarren Frage anzukommen: Wie können getötete und anschließend verdaute Beutetiere, also Frösche, überhaupt Sequenzen aus dem Erbgut ihrer Räuber, also von Schlangen, in ihr eigenes Genom aufnehmen und dort stabil etablieren? Man kann das unmittelbare Erstaunen der Autoren, als diese Frage sie plötzlich aus ihren Ergebnissen ansprang, fast noch nachempfinden: Gleich im zweiten Satz ihres Abstracts schreiben sie selbst von einer „bizarren Transferrichtung“ für die Retrotransposonen.

Dabei liefern sie die Lösung noch im selben Artikel. Denn zusätzlich fanden die Forscher noch eine Vielzahl von BovB-Gensequenzen bei 42 Parasitenarten, die Frösche sowie teilweise auch Schlangen befallen – darunter etwa der Nematode Cosmocerca simile oder Laufmilben aus der Familie der Trombiculidae. Ein starker Hinweis also, dass Parasiten die tatsächlichen Übertragungsvektoren für den Bov-B-Transfer sein könnten.

Ganz gemäß des obigen Einstiegssatzes öffnet sich damit aber gleich wieder die Tür zu neuen Fragen: Haben Parasiten tatsächlich die eigenen BovB-Gene, die ihre Vorfahren einst aus ihren Schlangen-Wirten in die eigene DNA eingebaut hatten, direkt in das Genom der Frosch-Wirte transferiert? Oder haben sie von einer „Mahlzeit“ zur anderen Blut des einen Wirts auf den nächsten übertragen – und auf diese Weise den Bov-B-Sprung von Schlange zum Frosch ermöglicht? Wobei letzteres gar darauf hinweisen könnte, dass wenig spezifische Parasiten generell als starke Vektoren für horizontalen Gentransfer zwischen ihren Wirten fungieren könnten.

Gute Fragen, sicher. Auch wenn sie natürlich beileibe nicht so bizarr klingen wie die Frage nach dem Retrotransposon-Transfer vom Räuber zur toten Beute.

Ralf Neumann

 

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