13. Mai 2013

Pflanze verzichtet auf ‚DNA-Müll‘

Der Zwerg-Wasserschlauch ist ein unscheinbares Gewächs, und sein Genom ist noch bescheidener – keine höhere Pflanze besitzt ein kleineres Erbgut. Die Anzahl der Gene ist zwar normal, doch die DNA-Abschnitte zwischen den Genen – oft als DNA-Müll verunglimpft – fehlen fast vollständig. Dabei erlebt der DNA-Müll gerade eine Renaissance: Viele Forscher glauben, dass er die Aktivität der Gene steuert und unverzichtbar für die Entwicklung von höheren Organismen ist. Widerlegt die Genügsamkeit des Wasserschlauchs diese Theorie? Wohl kaum – auch wenn manche Pressemeldungen dies suggerieren.

Im Genom von Bakterien reiht sich ein Protein-Gen an das andere, Platz bleibt dazwischen kaum. Im Genom des Menschen ist es genau umgekehrt: 98 % der DNA-Sequenzen haben nichts mit der Proteinherstellung zu tun, und lange Zeit war unklar, ob sie überhaupt eine Funktion erfüllen. Unter Fachleuten als nicht-codierende Sequenzen bezeichnet, heißen sie umgangssprachlich wenig liebevoll DNA-Müll, DNA-Schrott oder auf Englisch junk DNA. Der Wendepunkt kam mit der Erkenntnis, dass fast alle nicht-codierenden Sequenzen aktiv sind. Sie werden in RNA umgeschrieben – ein starker Hinweis darauf, dass sie doch eine Funktion haben.

Der Wasserschlauch scheint dies nun wieder in Frage zu stellen. In seinem Erbgut finden sich 28 500 Gene, also kaum weniger als in der Weintraube, und als höhere Pflanze gehört er eindeutig zu den komplexeren Organismen. Doch auf die nicht-codierenden DNA-Sequenzen verzichtet er fast ganz. Die Folge: Sein Genom benötigt kaum mehr als 80 Millionen DNA-Bausteine, während es bei der Traube etwa 490 Millionen sind.

Manche Kommentatoren schließen daraus haarscharf, dass der DNA-Müll eben doch nur Schrott ist. Doch so einfach ist das nicht. Wesentliches Merkmal von komplexen Organismen ist, dass sie viele unterschiedliche Gewebe aufweisen – und da schneidet der Wasserschlauch ziemlich schlecht ab. Er ist – wie der Name schon sagt – ein kleiner, unscheinbarer Schlauch, bei dem Spross und Blätter ineinander übergehen. Auf richtige Wurzeln verzichtet er ganz, sein einziger Luxus sind kleine Bläschen, mit denen er Wassertiere fängt. Letztlich ein sehr einfacher Bauplan, deutlich weniger vielfältig als die bereits mehrfach erwähnte Weinrebe.

Auch die internationale Forschergruppe, die das Genom des Wasserschlauchs entziffert hat, will damit nicht generell die Bedeutung der nicht-codierenden Sequenzen in Frage stellen. Im letzten Absatz ihrer Arbeit stellen sie klar, dass sich ihre Ergebnisse allein auf die Pflanzenwelt beziehen. Über Tiere oder gar Menschen machen sie keine Aussage.

Der Zwerg-Wasserschlauch muss kein kompliziertes Gewebe aufbauen, er kommt auch ohne Gehirn gut klar. Seinetwegen müssen die nicht-codierenden DNA-Sequenzen nicht wieder im Mülleimer verschwinden.

Ibarra-Laclette et al., Nature Mai 2013: Architecture and evolution of a minute plant genome

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