Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten

Neues aus der Forschung

Meldung vom 23.05.2018

Nicht der Fitteste überlebt, sondern Vielfalt ist Trumpf: Einem Team von Forschenden des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) ist es gelungen, experimentell nachzuweisen, dass genetische Diversität Populationen zu einer besseren Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten verhilft.


180528-0111_medium.jpg
 
Die Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme zeigt zwei cyanobakterielle Filamente in 6000-facher Vergrößerung. Das untere Filament wurde von mehreren Chytrid-Sporen – die runden Strukturen an der Spitze des Filaments – infiziert. Der Parasit dringt in das Filament ein, nimmt die Nährstoffe aus seinem Inneren auf und nutzt sie für sein Wachstum. So können sich die Sporen zu größeren Strukturen entwickeln. Wenn die sogenannten Sporangien ausgereift sind, setzen sie neue Sporen frei, die andere Wirte infizieren können
Agha R, Gross A, Rohrlack T and Wolinska J
Adaptation of a Chytrid Parasite to Its Cyanobacterial Host Is Hampered by Host Intraspecific Diversity
Front. Microbiol. 9:921
DOI: 10.3389/fmicb.2018.00921


Warum sind Tier- und Pflanzenarten auf der ganzen Welt auch innerhalb einer Spezies mit einem uneinheitlichen Erbgut ausgestattet, obwohl sich doch eigentlich der „fitteste“ Genpool durchsetzen müsste? Eine gängige Theorie in der Evolutionsbiologie besagt, dass sie so besser auf Veränderungen in ihrer Umwelt, wie etwa das Auftreten einer Krankheit, reagieren können. Diese Theorie experimentell zu beweisen, ist jedoch nicht ganz einfach: Bei den meisten Tier- und Pflanzenarten lässt sich kaum beobachten, wie evolutionäre Entwicklungen ihren Lauf nehmen – die Generationszyklen sind dafür einfach zu lang.

Evolutionärer Wechsel in Echtzeit

Ein Team um IGB-Forscher und Evolutionsökologe Dr. Ramsy Agha hat nun die Evolution der parasitären Pilzart Rhizophydium megarrhizum untersucht. Dieser Pilz befällt die in vielen Gewässern verbreitete Cyanobakterienart Planktothrix. Das Team setzte den Parasiten Wirtspopulationen mit genetisch identischen Individuen sowie Wirtspopulationen mit genetisch unterschiedlichen Individuen aus. Da sich die Pilze schnell vermehren, etwa einmal täglich, beobachteten die ForscherInnen die Versuchsanordnungen über einen Zeitraum von insgesamt 200 Tagen. „Wir wollten den evolutionären Wechsel quasi in Echtzeit und unter kontrollierten Bedingungen beobachten, um herauszufinden, ob und wie rasch sich die Parasiten an genetisch gleichartige und diverse Wirte anpassen“, erklärt Ramsy Agha.

Während die ForscherInnen die Anpassung von Rhizophydium megarrhizum zuließen, hielten sie die Wirtspopulationen in evolutionärem Stillstand. „Wir konnten zeigen, dass sich die Pilze sehr schnell, also innerhalb von nur drei Monaten, an die Wirte mit genetisch gleichartiger Ausstattung anpassen“, berichtet Agha. Diese Anpassung zeigt sich darin, dass es die Parasiten schneller schafften, sich an die Wirte anzuheften und deren Abwehrmechanismen zu überwinden, und sich so rascher vermehren konnten.

Genetische Diversität bei der Wirtspopulation behindert Anpassung der Parasiten

Wiesen die Cyanobakterien allerdings ein uneinheitliches Erbgut auf, traten diese Effekte nicht ein. Dem Parasiten gelang die Anpassung nicht, der Krankheitszustand blieb stabil. Die genetische Diversität bei Cyanobakterien verlangsamt offensichtlich die Anpassung der Parasiten und erhöht die Widerstandsfähigkeit der Bakterien gegen Krankheiten.



„Unsere Ergebnisse sind auch generell bedeutsam für die Ökosystemforschung, denn sie helfen uns zu erklären, warum eine hohe Diversität in Populationen für deren Erhalt wertvoll sein könnte“, sagt Agha. Als nächstes wollen er und sein Team untersuchen, welche Auswirkungen es hat, wenn sich nicht nur der Parasit, sondern auch die Wirtspopulation an veränderte Bedingungen anpassen darf. Die ForscherInnen erhoffen sich weitere Erkenntnisse darüber, wie Krankheit – gemeinhin als negatives Phänomen wahrgenommen – ein wichtiger natürlicher Prozess ist, der biologische Vielfalt fördert und erhält.


News der letzten 2 Wochen


Meldung vom 17.01.2019 13:47

Mieser Fraß: Wie Mesozooplankton auf Blaualgenblüten reagiert

Warnemünder MeeresforscherInnen ist es mithilfe der Analyse von stabilen Stickstoff-Isotopen in Aminosäuren ...

Meldung vom 17.01.2019 13:41

Einblicke in das Wachstum einer tropischen Koralle

Kalkbildung in Korallen: Ein doppelter Blick und dreifache Messungen erlauben neue Einblicke in das Wachstum e ...

Meldung vom 17.01.2019 13:31

Plötzlich gealtert

Coralline Rotalgen gibt es seit 130 Millionen Jahren, also seit der Kreidezeit, dem Zeitalter der Dinosaurier. ...

Meldung vom 17.01.2019 13:19

Mehr Platz für Vögel und Schmetterlinge in der Landwirtschaft

Um den schwindenden Bestand von Vögeln und Schmetterlingen im Schweizer Kulturland wieder zu erhöhen, müsse ...

Meldung vom 17.01.2019 13:14

Ernst Haeckel als Erzieher

Biologiedidaktiker der Uni Jena geben Reprint der Dodel-Schrift „Ernst Haeckel als Erzieher“ mit heraus.

Meldung vom 17.01.2019 13:10

Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken d ...

Meldung vom 17.01.2019 13:04

Menschliche Darmflora durch Nanopartikel in der Nahrung beeinflussbar

Neue Studie der Universitätsmedizin Mainz über die (patho)biologischen Auswirkungen von Nanopartikeln auf da ...

Meldung vom 10.01.2019 19:47

Erster direkter Nachweis eines Wal jagt Wal - Szenarios in früheren Ozeanen

In einer im open-access Journal PLOS ONE publizierten Studie, liefern Manja Voss, Paläontologin am Museum fü ...

Meldung vom 10.01.2019 19:33

Zahnwechsel sorgt bei Elefanten für Jojo-Effekt

Das Gewicht von Zoo-Elefanten schwankt im Laufe ihres erwachsenen Lebens in einem Zyklus von etwa hundert Mona ...

Meldung vom 10.01.2019 19:24

Intensives Licht macht schläfrig

Insekten und Säugetiere besitzen spezielle Sensoren für unterschiedliche Lichtintensitäten. Diese nehmen ge ...

Meldung vom 10.01.2019 19:11

Alpenwanderung mit Folgen: Forscher verifizieren fast 70 Jahre alte genetische Hypothese

An einer Orchideen-Population in Südtirol belegen Forscher der Universitäten Hohenheim, Zürich und Wien die ...

Meldung vom 08.01.2019 17:54

Clevere Tiere upgraden ihr Genom

Puzzlestein in der Evolution der Tintenfische entschlüsselt - Kopffüßer wie Tintenfisch, Oktopus oder Nauti ...

Meldung vom 08.01.2019 17:45

Gekommen, um zu bleiben: Drachenwels aus Ostasien in der bayerischen Donau

Die bayerische Donau ist inzwischen Heimat für viele Fisch- und andere Tierarten, die ursprünglich nie dort ...

Meldung vom 08.01.2019 17:37

Entwicklung eines grösseren Gehirns

Ein Gen, das nur der Mensch besitzt und das in der Großhirnrinde aktiv ist, kann das Gehirn eines Frettchens ...

Meldung vom 07.01.2019 16:31

Bei Blaumeisen beeinflusst das Alter der Weibchen und die Legefolge die Qualität der Eier

Brütende Blaumeisen-Weibchen stimmen die Zusammensetzung ihrer Eier auf die Bedürfnisse der aus ihnen schlü ...

Meldung vom 07.01.2019 16:03

Phytolith- und Wassergehalt von Futterpflanzen beeinflussen Zahnschmelzabrieb von Wirbeltieren

Verschiedene Futterpflanzen reiben den Zahnschmelz von Wirbeltieren unterschiedlich stark ab, was unter andere ...



26.12.2018:
Baum der Schrecken
24.11.2018:
Wenn das Meer blüht
24.11.2018:
Durchsichtige Fliegen
15.11.2018:
Plastik im Fisch
03.10.2018:
Gestresste Pflanzen

13.08.2018:
Wie Vögel lernen
20.07.2018:
Magie im Reagenzglas

18.06.2018:
Primaten in Gefahr
28.05.2018:
Störche im Aufwind
07.05.2018:
Misteln atmen anders

27.03.2018:
Kenne Deinen Fisch!
01.09.2016:
Elefanten im Sinkflug
13.12.2015:
Leben ohne Altern
22.05.2014:
Lebensraum Käse
22.05.2014:
Domino im Urwald
04.04.2014:
Nationalpark Asinara
13.03.2014:
Trend-Hobby Imker
04.09.2013:
Harmloser Terrorvogel
07.02.2013:
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung