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Doch nicht so einfach!

Archiv: Schöne Biologie

Ralf Neumann


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Schöne Biologie

Wie oft schon offenbarten sich die Mechanismen, mit denen Organismen vermeintlich komplexe Probleme lösen, bei genauem Hinschauen als verblüffend einfach. Man nehme nur etwa die Chemotaxis von Bakterien.

Die allgemeine Tendenz zur Simplizität kommt natürlich beileibe nicht unerwartet daher. Denn schließlich meint man inzwischen erkannt zu haben, dass die Evolution grundsätzlich überall, wo es nur geht, nach dem Prinzip von „Ockhams Rasiermesser“ sämtliche Lösungsmaschinerien mit der Zeit auf die jeweils sparsamste aller effektiven Varianten zurechtstutzt.

Allerdings machen Forscher bisweilen auch genau die umgekehrte Erfahrung – nämlich, dass die Lösung einer vermeintlich einfachen Frage sich als unerwartet komplex entpuppt. Dem alten Ockham muss das jedoch nicht widersprechen – denn oftmals ist es in vielen solcher Fälle eher so, dass man die Komplexität der Frage zunächst schlichtweg unterschätzt hatte.

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In diese Richtung geht inzwischen offenbar auch das berühmte Minimalzellen-Projekt des amerikanischen Genomik-Hansdampfs Craig Venter. Ziel des Projektes ist bekanntlich, das Genom einer Zelle auf das absolute Mindestmaß zu schrumpfen – soweit, dass sie im Labor gerade noch überleben kann. Eine Vision hatten Venter und Co. natürlich auch dabei: Die Minimalzellen sollten irgendwann als Vehikel für die effiziente, industrielle Produktion gewünschter Stoffe dienen. Schließlich, so deren Logik, bräuchten die Minimalzellen ohne sämtliche verzichtbaren Spezialitäten und Redundanzen deutlich weniger Energie – weshalb sie dann wiederum gewünschte Stoffwechselprodukte ressourcenschonender produzieren könnten.

Wie auch immer, das Problem schien klar und einfach: Man nehme eine Zelle, die sowieso schon ein sehr kleines Genom hat, schnappe sich einige molekulare „Rasiermesser“ und schnibbele à la Ockham solange DNA und Gene heraus, bis man eine Zelle erhält, die mit kleinstmöglicher Genom-Ausstattung gerade noch „lebt“ – heißt: sich vor allem noch teilen und vermehren kann.

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Als „Startmaterial“ für die Minimalzelle wählte Venters Team Mycoplasmen. Schließlich beherbergt Mycoplasma genitalium mit lediglich 525 Genen auf 580kb DNA das kleinste Genom einer sich autonom replizierenden Zelle. Und dennoch scheinen einige davon „überflüssig“. So ergab der Vergleich mit den 1.815 Genen von Haemophilus influenzae etwa „nur“ 256 gemeinsame „Kern-Gene“ – weswegen Venter et al. vorsichtig verkündeten, man könne das Mycoplasmen-Genom wohl wenigstens noch auf unter 400 Gene herunterrasieren, ohne die Zellen vollends umzubringen.

Aus technischen Gründen nahmen sich Venter und Co. jedoch das größere M. mycoides-Genom vor (knapp 1.000 Gene auf 1,2 MB). Zunächst synthetisierten sie dieses komplett chemisch und brachten damit eine Genom-beraubte M. capricolum-Zelle wieder „zum Laufen“ (Science 329: 52-6). An diesen synthetischen M. mycoides-Stamm ­JCVI-syn1.0 setzten sie dann ihre „Rasiermesser“ an – und publizierten jetzt ihre (Zwischen-)Ergebnisse: Demnach besitzt der neue Stamm JCVI-syn3.0 nur noch ein Genom von 531kb mit 473 Genen – und verdoppelt sich fünfmal schneller als JCVI-syn1.0 (Science 351, 1414-15). Darunter tummelten sich natürlich jede Menge „alte bekannte“ Gene für Transkription, Translation und Co. Ganze 149 davon waren den Autoren jedoch funktionell völlig unbekannt.

Selbst das einfachste Leben überhaupt scheint sich demnach als unerwartet komplex zu entpuppen.

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Letzte Änderungen: 28.04.2016


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