Endosymbiose auf frischer Tat ertappt

7. Dezember 2012 von Laborjournal

Da wir’s gerade sowieso mit Evolutionsthemen haben: Ein weiteres ist die Endosymbiontentheorie. Es gibt ja immer noch viele, die sagen: Nettes Konzept, durchaus mit einigen Indizien — aber immer noch nicht bewiesen.

In Nature veröffentlichte jetzt ein Team aus aller Herren Forscherländer ein weiteres starkes Indizien-Paper: „Algal genomes reveal evolutionary mosaicism and the fate of nucleomorphs“ (doi:10.1038/nature11759). Darin beschreibt die Schar aus über 70 Autoren die Sequenzierung sowohl der Cryptophyceen-Alge Guillardia theta, wie auch der amöboiden Grünalge Bigelowiella natans von den Chlorarachniophyta.

Was können uns diese beiden marinen Einzeller zur Endosymbiontentheorie sagen? Viel. Denn beide besitzen neben dem eigenen Kern noch ein weiteres diskretes Plastiden-Kompartiment, in das noch der Rest eines anderen Kerns — ein sogenannter Nucleomorph — mit eingeschlossen ist. 

Das Szenario, das sich damit aufdrängt, ist das folgende: In einer primären Endosymbiose nahmen eukaryotische Einzeller Cyanobakterien auf und reduzierten sie zu Chloroplasten; daraus gingen unter anderem Rotalgen, Grünalgen wie auch die Glaucophyta hervor. Diese wiederum wurden hin und wieder in einer zweiten Endosymbiose von einem weiteren einzelligen Eukaryoten geschluckt. Im Fall der Vorfahren von Guillardia war dies offenbar eine Rotalge, während die Urahnen von Bigelowiella wohl eine Grünalge schluckten. All dies ist schön zusammengefasst in folgender Abbildung (hier vergrößert und mit ausführlicher Legende):

Der Clou an der Sache ist, wie man sieht, dass in beiden Fällen der Kern der Zelle, die in der zweiten Endosymbiose geschluckt wurde, bis heute nicht abgebaut wurde und stattdessen als Nucleomorph eng mit dem Plastiden vereint und membranumhüllt in der Zelle verblieben ist.

Dieser Nucleomorph besitzt folglich auch weiterhin kleine „Bonsai“-Chromosomen mit einer gewissen Zahl von Genen, während andere dagegen von dort bereits in den Nucleus „umgezogen“ sind. Und genau dies ist das Thema des neuen Nature-Papers: die jeweiligen Schicksale der Gene, die einstmals mit dem Rot- bzw. Grünalgen-Kern in die Guillardia- bzw. Bigelowiella-Vorfahren einwanderten. Den Status quo fassten die Autoren in folgender Abbildung zusammen (größer und mit ausführlicher Legende hier):

Wer jetzt noch an weiteren Details der Genverteilung zwischen Nucleus und Nucleomorph interessiert ist, den verweisen wir an dieser Stelle an die Original-Publikation bzw. diesen zugehörigen Nature-Kommentar.

Uns geht es mit diesem Beitrag eher darum aufzuzeigen, wie stark die Indizien zugunsten der Endosymbionten-Theorie inzwischen tatsächlich sind. Die Existenz der Nucleomorphe bei Guillardia und Bigelowiella erklären die Autoren dabei allerdings weniger damit, dass hier das endosymbiontische „Verdauen und Zurechtstutzen“ des geschluckten Kerns im Vergleich zu anderen Organismen weniger weit fortgeschritten sei. Vielmehr leiten sie aus der tatsächlichen Verteilung der Photosynthes-Gene zwischen Nucleus und Nucleomorph ab, dass die „Mischzellen“ bereits zu einem Zeitpunkt ausreichend gut funktionierten, als die geschluckten Algenzellen noch weniger stark abgebaut waren.

Oder wie es in einer Pressemeldung zu dem Paper heißt:

The results reveal a “missing link” in evolution, as the protozoa couldn’t completely hide all evidence of the captive algae, having been frozen in time and thus “caught in the act” by the genetic sequencing.

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2 Gedanken zu „Endosymbiose auf frischer Tat ertappt“

  1. Ein informativer Artikel – der aufzeigt wie stark die Indizien zugunsten der Endosymbionten-Theorie inzwischen tatsächlich sind. Vielen Dank dafür.

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