• Saturday April 20,2019

Würmer können ein Merkmal über 100 Generationen hinweg bestehen ... ohne DNA zu verwenden

Was ist die Nachricht: Wir haben schon lange Anzeichen dafür, dass DNA bei der Vererbung nicht das A und O ist. Bäume, die genau die gleichen Gene haben, aber in verschiedenen Gewächshäusern gezüchtet wurden, verhalten sich unterschiedlich. Würmer mit Genen, die ein langes Leben vermitteln, können diese Langlebigkeit an ihre Nachkommen weitergeben - selbst wenn sie die Gene nicht weitergeben. Beide dieser Phänomene stammen, wie wir herausgefunden haben, aus epigenetischen Veränderungen in Tags, die an DNA gebunden sind und die die Expression von Genen kontrollieren.

Aber ab und zu bekommen wir einen Hauch von anderen möglichen Erben, sogar seltsamer. Ein neues Paper in Cell berichtet, dass Würmer, deren Großeltern die Fähigkeit hatten, Viren mit einer Flotte winziger RNA-Moleküle zu bekämpfen, diese Moleküle behalten, selbst wenn sie nicht über die Gene verfügen. Sie können diese Moleküle für mehr als hundert Generationen weitergeben.

Was sie gesehen haben:

  • Dieses Team entwickelte Würmer, die nicht über die Gene verfügten, um die RNAs herzustellen, die funktionierten, indem sie die Replikationsmaschinerie von Viren aufhäuften, und sie dann mit Würmern brüteten, die mehrere Generationen dienten. Sie endeten mit einigen Würmern, deren Vorfahren die Viren bekämpfenden Moleküle besaßen, besaßen aber selbst nicht die notwendigen Gene.
  • Das Team beobachtete diese Würmer dann unter dem Mikroskop und stellte fest, dass sie Viren genauso wie ihre Großeltern angegriffen haben. Zahlreiche Kontrollexperimente bestätigten, dass der Effekt echt war und nur bei Würmern auftrat, die Vorfahren mit den Genen hatten. Die Forscher sammelten alle verschiedenen RNA-Moleküle in diesen Würmern und sahen, dass sie tatsächlich die Sorte der Virenbekämpfung besaßen.
  • Nach ungefähr drei Generationen schien der Effekt nachzulassen; Die meisten Würmer ohne die Gene haben aufgehört, Viren anzugreifen. Aber für einige Würmer hörte es nie auf. Das Team hat diese Würmer für mehr als hundert Generationen, fast ein Jahr, gezüchtet, und die Kreaturen haben sich nie in der Lage gezeigt, sich selbst zu verteidigen.

Wie zur Hölle:

  • Wie ist das möglich? Das Team hält alle Vorstellungen davon, wie diese Vererbung funktioniert. Aber sie enthüllen einige verlockende Details, die Raum für Spekulationen bieten. Eine Möglichkeit ist, dass die RNA-Moleküle, die von den ursprünglichen Würmern als Reaktion auf einen Virenbefall hergestellt wurden, im Zytoplasma der Eier und Spermien herumschwebten, aus denen ihre Nachkommen wurden. Wenn dies der Fall ist, verwenden die Nachkommen im Grunde die Überreste ihrer Eltern, wobei jede Generation ein bisschen weniger von dem ursprünglichen Zeug hat. Die Forscher erwähnen diese Möglichkeit, dass die ursprüngliche RNA mit jeder Generation "verdünnt" wird, versuchen sie jedoch nicht, soweit wir das beurteilen können, zu testen.
  • Aber was ist mit den Würmern, die auf unbestimmte Zeit an der RNA hängen? Die Forscher fanden heraus, dass ein bestimmtes Enzym, das RNAs bildet, vorhanden sein muss. Vielleicht schaffen es diese Würmer dann, eine Möglichkeit zu schaffen, Kopien der Virus bekämpfenden RNA mit diesem Enzym (das nicht Teil der üblichen Maschinerie ist) herzustellen, obwohl ihnen nicht die nötige Ausrüstung dafür zur Verfügung steht normale Mode. Das Gen für dieses Enzym würde dann normal weitergegeben.

Die Zukunft hält:

  • Diese Arbeit wirft eine Reihe von Fragen auf und liefert nicht viele klare Antworten. Das Rätsel, wie Merkmale ohne Verwendung von DNA weitergegeben werden können, ist immer faszinierend, und es gibt eine Reihe klarer Nachfolge-Experimente, die dieses Team nicht verfolgt hat. Hier hoffen wir, dass andere Forscher herausfinden werden, wie es diesen Würmern gelingt.
  • In der Zwischenzeit plant dieses Team neue Experimente, um zu sehen, ob die RNA-Vererbung an anderen Merkmalen beteiligt ist. Insbesondere wollen sie einen berühmten Fall der epigenetischen Vererbung in Würmern replizieren: die niederländische Hungersnot während des Zweiten Weltkriegs, die in mehreren nachfolgenden Generationen mit höheren Fettleibigkeitsraten verbunden war. Dieser Effekt wurde auf Veränderungen in den chemischen Markierungen der DNA zurückgeführt. Das Team ist jedoch daran interessiert, ob auch die RNA-Vererbung eine Rolle spielt.

Referenz: Oded Rechavi, Gregory Minevich, Oliver Hobert. Vererbung von Generationen einer erworbenen kleinen RNA-basierten antiviralen Reaktion in C. elegans . Cell, 2011; DOI: 10.1016 / j.cell.2011.10.042

Bild mit freundlicher Genehmigung von PLoS, über Wikimedia Commons


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