Genom unsterblicher Polypen entschlüsselt
Überraschendes Ergebnis der veröffentlichten Erbgut-Entschlüsselung: 57 Prozent der DNA stammen ursprünglich von Viren, erklärte Bert Hobmayer vom Institut für Zoologie der Uni Innsbruck.
Regenerationsmeister seit 600 Millionen Jahren
Die Studie "The Dynamic Genome of Hydra" ist online in "Nature" erschienen.
Die Regenerationsfähigkeit der bis zu einigen Millimeter großen Süßwasserpolypen beschäftigt und fasziniert die Wissenschaft schon seit langem. So kann man die Tiere zerstückeln und zerhacken - solange einige Zellen unversehrt bleiben, finden diese wieder zu einander und bilden eine neue Hydra. Die Regenerationsfähigkeit ist den laufend frisch gebildeten Stammzellen zu verdanken und diese sind letztendlich auch dafür verantwortlich, dass die Tiere nicht altern. Selbst Nervenzellen regenerieren und verjüngen sich.
1702 erstmals beschrieben
Historische Abbildung einer Hydra aus einem berühmten Werk von Abraham Trembley von 1744, in dem er sich erstmalig experimentell diesem Organismus widmet und zeigt, dass Hydra in der Lage ist, nach Durchschneiden in zwei Hälften innerhalb weniger Tage wieder zwei vollständige Polypen zu regenerieren. Trembley hat auch die ersten Transplantationsversuche durchgeführt und das Werk kann daher als die Geburtsstunde der experimentellen Entwicklungsbiologie überhaupt angesehen werden, etwa 42 Jahre nach der Erstbeschreibung durch Antoni van Leeuwenhoek.
Dabei gehören die Süßwasserpolypen zu den ältesten und einfachsten vielzelligen Organismen überhaupt. Die sogenannten Nesseltiere, die im Prinzip nur aus zwei Zellschichten bestehen, besiedeln seit rund 600 Millionen Jahre den Planeten. Die meisten leben als frei schwimmende Quallen oder auch fest sitzende Polypen zum Großteil im Meer, ein kleiner Teil eroberte wie Hydra das Süßwasser.
Viren kamen in drei Wellen - und blieben in DNA
Durch die Einfachheit ihrer Organisation - sie besitzen beispielsweise kein Gehirn - sind die Süßwasserpolypen beliebte Modellorganismen in der Wissenschaft geworden. Dabei werden grundlegende und vielfach allgemeingültige Mechanismen des Lebens studiert. Bei der Aufschlüsselung des Hydra-Genoms, an der auch zwei Forschergruppen des Biozentrums Althanstraße der Universität Wien beteiligt waren, zeigte sich, dass 57 Prozent aus sich wiederholenden Abschnitten bestehen, die ursprünglich von Viren stammen.
Durch genaue Vergleiche konnten sogar die Angriffe der Viren in der Vergangenheit nachvollzogen werden, sie erfolgten in drei Wellen. Die effektiven Immunsysteme der Tiere konnten die Viren zwar unschädlich machen, doch die Reste sind immer noch im Erbgut. Auch auf der menschlichen DNA finden sich zahlreiche Relikte von Viren-Erbgut.
Suche nach Zellkanälen
Es zeigten sich aber auch Gene innerhalb des Genoms von Hydra, deren Ursprung in Bakterien vermutet wird. Welche Einflüsse die fremden Abschnitte auf die Biologie der Süßwasserpolypen hatten und haben, soll nun weiter untersucht werden.
Nachdem die Tiere zu den ältesten vielzelligen Organismen zählen, stehen auch die Kontaktstellen zwischen den Zellen im Mittelpunkt der Forschungen. Es soll geklärt werden, wie erstmals in der Entwicklung des Lebens Kanäle zwischen Zellen entstanden und über diese kommuniziert wurde. Die Gene, welche für den Bau dieser Kanäle verantwortlich sind, konnten bereits aufgespürt werden.
Verwandtschaft mit dem Menschen
Im Zuge des Genom-Projekts fand Ulrich Technau vom Department für Molekulare Evolution und Entwicklung der Uni Wien und Kollegen heraus, dass Hydra bereits fast alle wichtigen molekularen Komponenten der Muskulatur besitzen, obwohl ihnen das dritte Keimblatt fehlt, aus dem in anderen Tieren die Muskulatur entsteht.
Aufschlussreich war auch der Vergleich des Hydra-Erbguts mit jenem anderer Tiere, insbesondere einer nah verwandten Seeanemone: "Das Genom der Hydra weist einen überraschend großen Anteil dynamischer Sequenzen auf, sogenannter transposabler Elemente", so Ulrich Technau in einer Aussendung.
"Man kann an der Genzusammensetzung in gewisser Weise die Auseinandersetzung mit der Umwelt ablesen: Hydra hat in Anpassung an das Süßwasser etliche Gene verloren, andere hingegen durch Duplikationen gewonnen. Bemerkenswert ist, dass trotz 600 Millionen Jahren evolutionärer Trennung die molekulare Zusammensetzung wichtiger Gewebetypen, wie z.B. des (Darm)-Epithels, bei Hydra und dem Menschen nahezu unverändert ist. Es muss daher bei gemeinsamen Vorfahren bereits so etabliert gewesen sein."
science.ORF.at/APA
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