Wissenschaftler entschlüsseln das Geheimnis des zähesten Lebewesens der Erde durch einen Blick in sein Genom
Zigeuner sind mikroskopisch kleine wirbellose Tiere, die dafür bekannt sind, dass sie selbst unter den widrigsten Bedingungen überleben und sich fortpflanzen können: in der Dunkelheit, bei extremer Kälte und Hitze, unter hohem Druck, in sehr salzhaltiger Umgebung und sogar im Vakuum des Weltraums. Die Wissenschaftler konnten eine ihrer Superkräfte entschlüsseln – die Fähigkeit, die völlige Abwesenheit von Wasser problemlos zu tolerieren.
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Obwohl man sie mit bloßem Auge nicht sehen kann, leben sie überall – im Meer und im Süßwasser, an Land und sogar in der eisbedeckten Antarktis. Sie sind auch in strahlenbelasteten Gebieten anzutreffen, da sie solche Bedingungen gut vertragen.
Frühere Studien haben gezeigt, dass ein einzigartiger Satz von Genen die Motten in die Lage versetzt, unter Bedingungen zu überleben, die für andere Organismen unerträglich sind, so dass Wissenschaftler damit begonnen haben, das Genom dieser erstaunlichen Kreaturen zu entschlüsseln.
Das Team aus dem Vereinigten Königreich, Norwegen und Japan untersuchte die Gene, die für die Anhydrobiose verantwortlich sind , einen Ruhezustand, in den sich stumme Tiere begeben, um ihre letzten Wasserressourcen zu erhalten, wenn sie fast völlig ausgetrocknet sind. Dies ermöglicht es ihnen, ihren Stoffwechsel anzuhalten, bis die Situation um sie herum wieder günstig wird, auch wenn es Jahrzehnte dauert. Danach starten sie den Stoffwechselprozess neu, füllen ihre Feuchtigkeitsreserven auf und leben weiter.
Die Gene, die diesen Prozess regulieren, befinden sich in verschiedenen Teilen der Zelle, und ein besonderes Merkmal zumindest einiger Arten von Silent Movern ist, dass es gleich zwei Sätze von Genen gibt. Wie einige andere Tiere haben auch sie ein Gen für Stressresistenz.
Um zu verstehen, wie sich ein solches Genom entwickelt hat und woher diese widerstandsfähigen Kreaturen stammen, haben die Wissenschaftler Gensequenzen von 13 Mottengattungen identifiziert und untersucht. Die Stichprobe umfasst Vertreter von zwei Hauptklassen dieser Art – Heterotardigrada und Eutardigrada.
Zunächst gingen sie davon aus, dass die Resistenz gegen Austrocknung wahrscheinlich als Anpassung an die terrestrische Umwelt entstand, als die stillen Beweger begannen, sich über die Meeresgewässer hinaus auszubreiten. In Wirklichkeit entdeckten sie jedoch ein komplexes Netz genetischer Verflechtungen, von denen einige Glieder bei einigen Arten doppelt vorhanden waren, während sie bei anderen gänzlich fehlten. Gleichzeitig hängt die Wirksamkeit einer anhydrobiotischen Behandlung nicht immer von der Art und der Anzahl der Gene ab, die mit ihr verbunden zu sein scheinen.
Die Forscher überließen die weitere “Entschlüsselung” des Genoms der Zukunft, aber die gewonnenen Informationen reichten aus, um die Hauptkette der Evolution der sich langsam bewegenden Tiere wiederherzustellen.
- Erstens konnten wir die Hypothese bestätigen, dass der gemeinsame Vorfahre aller sich langsam bewegenden Tiere sich an das Leben an Land anpassen musste – er besaß einen Teil der Gene, die für das Überleben bei Trockenheit verantwortlich sind. Dies kann bei der Umsiedlung in Süßwasserkörper geschehen sein, wo ebenfalls Wasser vorhanden ist, aber im Gegensatz zum Meer auch die Gefahr der Verflachung und Austrocknung besteht.
- Darüber hinaus zeigte die Analyse, dass verschiedene Mottenarten einige dieser Gene nach der Trennung von einem einzigen gemeinsamen Vorfahren erhielten. Dies zeigt sich an den unterschiedlichen Genen und dem unterschiedlichen Verhalten der Proteine bei den verschiedenen Arten – bei einigen werden sie beim Trocknen zu Granulaten, bei anderen zu dünnen Fäden. Die Entwicklung der Widerstandsfähigkeit gegenüber extremer Trockenheit vollzog sich also in mindestens zwei Phasen.
Was genau tun die stillen Macher, um zu überleben?
In einer neuen Arbeit behauptet ein Forscherteam, zumindest einen der chemischen Schalter entdeckt zu haben, die die Anabiose, auch “tune” genannt, ermöglichen.
In einer Reihe von Experimenten wurde nachgewiesen, dass reaktive Sauerstoffspezies (ROS) eine wichtige Rolle bei der Vermittlung des Tune-Prozesses zu spielen scheinen.
Die Forscher fanden heraus, dass ROS in stummen Motten offenbar die Oxidation der Aminosäure Cystein signalisieren, die wiederum für die Bildung von Melodien entscheidend ist. Und als das Team einen Weg fand, die Fähigkeit zur Oxidation von Cystein in ihren winzigen Probanden auszuschalten, verloren die Nachtfalter sofort ihre Fähigkeit zu stimmen.
Diese spezifischen Erkenntnisse beruhen auf der Untersuchung einer einzigen Art, Hypsibius exemplaris. Und selbst wenn diese Studie einer weiteren Prüfung durch unabhängige Experten standhält, sind sich die Wissenschaftler darüber im Klaren, dass dies erst der Anfang ihrer Arbeit ist. Tatsache ist, dass nicht alle Arten dieser Lebewesen dem Tuning unterliegen – einige spätere Arten nutzen andere Überlebensstrategien, die noch erforscht werden müssen.
