Menschen können mehr als 100 Gene von anderen Organismen beherbergen

Sie sind nicht ganz menschlich, zumindest wenn es um das Erbgut in Ihren Zellen geht. Sie - und alle anderen - können bis zu 145 Gene enthalten, die aus Bakterien, anderen einzelligen Organismen und Viren hervorgegangen sind und sich im menschlichen Genom heimisch gemacht haben. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie, die einige der bislang umfassendsten Beweise dafür liefert, dass Gene aus anderen Lebensbereichen im Laufe der Evolutionsgeschichte zu Bestandteilen tierischer Zellen geworden sind.

„Dies bedeutet, dass der Baum des Lebens kein stereotyper Baum mit perfekt verzweigten Linien ist“, sagt der Biologe Alastair Crisp von der Universität Cambridge in Großbritannien, der das neue Papier verfasst hat. "In Wirklichkeit ist es eher wie bei einer dieser amazonischen Würgefeigen, bei denen die Wurzeln sich alle verheddern und überkreuzen."

Wissenschaftler wussten, dass horizontaler Gentransfer - die Bewegung genetischer Informationen zwischen anderen Organismen als der Vererbung von Eltern zu Nachkommen - bei Bakterien und einfachen Eukaryoten an der Tagesordnung ist. Der Prozess ermöglicht es den Organismen, schnell einen Antibiotikaresistenz-Satz von Genen zu teilen, um sich beispielsweise an ein Antibiotikum anzupassen. Aber ob Gene horizontal in höhere Organismen übertragen wurden - wie Primaten - ist umstritten. Wie bei Bakterien wurde vorgeschlagen, dass tierische Zellen fremdes genetisches Material integrieren könnten, das als kleine DNA-Fragmente eingeschleust oder von Viren in Zellen transportiert wird. Es ist jedoch schwierig zu beweisen, dass ein Teil der DNA im menschlichen Genom ursprünglich von einem anderen Organismus stammt.

Crisp und seine Kollegen analysierten die Genomsequenzen von 40 verschiedenen Tierarten, von Fruchtfliegen und Spulwürmern bis hin zu Zebrafischen, Gorillas und Menschen. Für jedes Gen im Genom suchten die Wissenschaftler in vorhandenen Datenbanken nach Übereinstimmungen - sowohl bei anderen Tieren als auch bei Nichttieren, einschließlich Pflanzen, Pilzen, Bakterien und Viren. Wenn das Gen eines Tieres einem Gen eines Nichttieres näher kam als jedes andere Tier, untersuchten die Forscher anhand von Berechnungsmethoden, ob bei der ersten Datenbanksuche etwas übersehen worden war.

Insgesamt stellten die Forscher Hunderte von Genen fest, die anscheinend von Bakterien, Archaeen, Pilzen, anderen Mikroorganismen und Pflanzen auf Tiere übertragen wurden. Dies berichten sie heute online in Genome Biology . Beim Menschen fanden sie 145 Gene, die aus einfacheren Organismen hervorgegangen zu sein schienen, darunter 17, die in der Vergangenheit als mögliche horizontale Gentransfers gemeldet worden waren.

„Ich denke, was dies zeigt, ist, dass der horizontale Gentransfer nicht nur auf Mikroorganismen beschränkt ist, sondern eine Rolle bei der Evolution vieler Tiere gespielt hat“, sagt Crisp, „vielleicht sogar aller Tiere.

Die Arbeit gibt keinen Hinweis darauf, wie die Gene, die heute eine etablierte Rolle im Stoffwechsel, in den Immunantworten und in der grundlegenden Biochemie spielen, übertragen wurden oder wie genau die Zeitachse der Sprünge sein könnte, sagt er. Das wird mehr Arbeit kosten.

Die Ergebnisse sind entscheidend für das Verständnis der Evolution, sagt Hank Seifert, Molekularbiologe an der Feinberg School of Medicine der Northwestern University in Chicago, Illinois. HisDies ist ein sehr gelungenes Papier. Sie haben die neuesten Daten verwendet, die sie finden konnten, alle Genome in den Datenbanken «, sagt er. "Es macht klarer denn je, dass es im Laufe der Evolution eine Geschichte des Gentransfers zwischen Organismen gegeben hat."

Aber nicht alle sind sich einig, dass die neuen Beweise unbestreitbar sind. "Ich sehe hier wenig, was besonders überzeugende Beweise für einen horizontalen Gentransfer liefert", sagt der Mikrobiologe Jonathan Eisen von der University of California, Davis. Er schließt nicht aus, dass ein horizontaler Gentransfer zwischen Bakterien und Tieren möglich ist, sagt jedoch, dass es andere Erklärungen für die identifizierten Gene gibt, die nur in einigen Zweigen des evolutionären Baums vorhanden sind - ein Gen, das in weiter Ferne existierte -off Vorfahr könnte einfach in vielen anderen Verwandten als zwei scheinbar nicht verwandten Arten verloren gegangen sein, zum Beispiel. "Es ist an den Forschern, andere, plausibelere Alternativen auszuschließen, und ich glaube einfach nicht, dass sie das getan haben."

* Korrektur, 16. März, 12:37 Uhr: Das Stück wurde aktualisiert, um zu verdeutlichen, dass Bakterien keine Eukaryoten sind.