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E.Coli-Bakterien Kultur im Labor

Evolution 40.000 Generationen lang untersucht

Beispiele, der Evolution "bei der Arbeit zuzusehen", gibt es mittlerweile zuhauf. Mit der Beobachtung über einen Zeitraum von 40.000 Generationen dürften Forscher nun einen neuen Rekord aufgestellt haben. Gelungen ist dies anhand des Darmbakteriums Escherichia coli, eines gut untersuchten Modellorganismus.

Biologie 19.10.2009

Wie Richard Lenski von der Michigan State University und Kollegen in ihrer Studie berichten, sei die Evolution noch nie über derart viele Lebenszyklen empirisch verfolgt worden. Gedauert hat das Experiment 21 Jahre.

Experiment wurde 1988 begonnen

Die Studie "Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli" ist am 18. Oktober online in "Nature" erschienen.

Dass man die Anpassung einer Art an die Umwelt beobachten kann, darüber war Charles Darwin noch skeptisch. "We see nothing of these slow changes in progress, until the hand of time has marked the long lapse of ages", schrieb er in seinem Hauptwerk "Die Entstehung der Arten". Mittlerweile gibt es hingegen eine Reihe von Beobachtungen, die die zentralen Annahmen von Charles Darwin auch empirisch bestätigen.

Lenski und Kollegen steuern zu diesen Beobachtungen nun die Ergebnisse ihres Langzeitexperiments bei. Bereits 1988 haben sie begonnen, Kulturen von E.coli wachsen zu lassen: Die Bakterien sind Einzeller und reproduzieren sich sehr schnell. Wenn - wie es die Evolutionstheorie postuliert - eine Genmutation zu einem Vorteil bei der Nahrungsaufnahme führt, dann sollte diese Bakterienvariante die gesamte Kultur dominieren.

Komplex: Mutationsraten und Anpassung

E.Coli-Kultur im Labor
E. coli-Kulturen im Labor der Michigan State University

Um das zu untersuchen haben die Forscher Art und Geschwindigkeit der Mutationen von 40.000 Generationen untersucht. Zu bestimmten Zeitpunkten - nach 2.000, 5.000, 10.000, 20.000 und 40.000 Lebenszyklen haben sie die Einzeller sequenziert - zum Teil handelte es sich um zuvor eingefrorene Proben, da es zu Beginn der Langzeitstudie die heute üblichen Techniken der DNA-Analyse noch gar nicht gegeben hat.

Zur Halbzeit nach 20.000 Generationen konnten die Forscher bereits 45 Genmutationen zählen. Und diese erwiesen sich wie vorhergesagt als vorteilhaft für die Bakterien. "Unsere Ergebnisse unterstreichen auf wundervolle Weise, wie die Mutationen den Organismen eine immer höhere Effizienz in ihrer Umgebung erlaubt haben", beschreibt Co-Autor Dominique Schneider von der Universität in Grenoble.

Der Zusammenhang zwischen Mutationsraten und Anpassung erwies sich wie bei früheren Studien als komplex. Während sich das Erbgut über einen langen Zeitraum sehr konstant veränderte, schnellte die Mutationsrate etwa nach 26.000 Generationen in die Höhe.

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Forum

 

  • Wäre auch interessant gewesen,

    bagrat, vor 944 Tagen, 21 Stunden, 58 Minuten

    wenn man sich verändernde Umweltbedingungen simuliert hätte. Naja, vielleicht das nächste mal...

    • Eine zufällige Entdeckung,...

      neutrino, vor 944 Tagen, 6 Stunden, 24 Minuten

      über eine anscheinend fortlaufende Population von Bakterien auf Gänsefedern bis zur autonomen Entwicklung von seltsamen Insekten mit Flügeln hatte ich mal auf einem alten Dachboden auf dem Lande in einem abgeschlossenen Mini - Ökosystem bemerkt, und zwar in einem ca. 2.5 Liter grossen Gurkenglas (mit Glasdeckel verschlossen!) darin waren ursprünglich nur gewaschene u. getrocknete Gänsefedern, aber über einen Zeitraum von ca. 20 Jahren entstanden daraus seltsame (ca. 1 cm lange) Insekten die fast durchsichtig waren und sich im gesamten Glasgefäss tummelten so etwa 50 Stück,...während sich auf dem Glasboden eine etwa 2 cm hohe graue Staub u. Granulatschicht sich befand, offensichtlich die Überreste der Gänsefedern und der zahlreichen Insektenvorfahren,...die klimatischen Umweltbedingungen waren am Standort ähnlich wie in einem alten Heuschuppen, daher durch den Lattenverbau kam auch etwas Sonnenlicht durch,...also doch eine ausreichende Veränderung des Mikroklimas im verschlossenen Gurkenglas, inkl. der darin enthaltenen Luftfeuchtigkeit reichten hier wohl aus um ständig neue Lebewesen hervorzubringen,...;-)
      .:.

    • mantispa, vor 943 Tagen, 21 Stunden, 31 Minuten

      neutrino, hoffentlich meinst du hier nicht urzeugung oder evo vom bakt. zum insekt in 20 j. beobachtet zu haben. 1 cm groß kommt mir auch unwahrscheinlich vor (wie das ganze, selbst bei 1 mm). einen isolierten biotop mit insekten (federlingen?) durch 20 j. kann ich mir sicher nicht vorstellen.-
      hättest sofort an ein uni-inst. oder mus. bringen müssen!

    • Urzeugung klingt interessant,...;-)

      neutrino, vor 943 Tagen, 20 Stunden, 42 Minuten

      ...nun, in genau solch einem Gurkenglas, (so ca. 30 Jahre alte Gläser von der Oma) mit Glasdeckel, allerdings waren sie ohne Gummidichtung verschlossen, da waren halt diese komischen Viecher drin, und einen Zugang hatte auch mit Sicherheit keiner!,...kein Scherz!,...evtl. wäre ein neues Langzeitexperiment unter ähnlichen Bedingungen hier durchaus sinnvoll,...
      http://tinyurl.com/yf9mdn5

      ...sie zu einer wissenschaftlichen Untersuchung zu bringen ist mir damals leider nicht eingefallen, wäre aber sicherlich sehr aufschlussreich gewesen,...;-)
      .:.

    • allgeier, vor 943 Tagen, 19 Stunden, 59 Minuten

      Ich weiß schon lange, wie es zugegengen ist. Vor 2 Milliarden Jahren (oder waren es 3) haben "sie" ihre Raumstation geräumt. aber einen Kühlschrank in einem ungemütlichen Aufenthaltsraum vergessen. Hast du nicht gewusst, neutrino?

    • Klar, auf den Kleinplaneten Wormwood sitzen die ursprünglichen Genkonstrukteure,...

      neutrino, vor 942 Tagen, 20 Stunden, 9 Minuten

      tatsächlich ist nichts spannender als die verborgene Realität!,...

      Dr. Edgar Mitchell Interview (DEUTSCH)
      http://tinyurl.com/yfyj7wd

      Virgil Armstrong Interview (DEUTSCH 1/6)
      http://tinyurl.com/yjg85lz

      Der Photonengürtel (Virgil Armstrong)
      http://ostara.mareno.net/photonenguertel.html

      ...daher, nichts ist so wie es (er)scheint!,...;-)
      .:.