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Vier Bdelloid-Rotifer der Gattung Adineta
C.G. Wilson 2018

Im Jahr 2016 ergab eine Studie, dass Bdelloid-Rotifer die genetische Vielfalt kultivieren, indem sie die DNA über horizontale übertragung. Aber in der Arbeit, die heute (12. Juli) in Current Biology veröffentlicht wurde, identifiziert ein separates Forschungsteam eine wahrscheinliche Kontamination in den Rohdaten aus dem ersten Bericht, stellt seine Schlussfolgerungen in Frage und beleuchtet die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen.”Wir wissen, dass bdelloide Rotifer sehr seltsame Tiere sind, daher schien die Geschichte auf den ersten Blick möglich”, sagt Chris Wilson, Evolutionsbiologe am Imperial College London und Mitautor der neuen Arbeit. “Wir wissen zum Beispiel schon lange, dass sie eine Menge unerwarteter fremder DNA in ihren Zellen haben, die von Dingen wie Pflanzen und Bakterien gestohlen wurde, so dass es für viele Menschen natürlich erschien, dass sie DNA austauschen könnten auch miteinander.”

Bdelloide Rotiferen sind mikroskopisch kleine Süßwassertiere, die auf der ganzen Welt vorkommen. Und obwohl es sie schon seit mindestens 80 Millionen Jahren gibt, haben sie nicht viel Sex gehabt — zumindest soweit Wissenschaftler das beurteilen können. “Dieser lustige kleine Wasserorganismus ist etwas ganz Besonderes”, sagt Matthew Meselson, Evolutionsbiologe an der Harvard University, der an keiner der beiden Studien teilgenommen hat, da er es den Forschern ermöglicht, die Frage zu untersuchen: “Welche Rolle spielt die sexuelle Fortpflanzung in der Evolution? Das ist ein großes Problem in der Evolutionstheorie.”

Was auch immer ihr Fortpflanzungsmodus ist, am Ende macht es sie nicht weniger interessant.

—Tanja Schwander, Universität Lausanne

Tiere, die sich asexuell vermehren, gibt es zwar, aber um die Vielfalt zu erhalten, brauchen sie eine Möglichkeit, genetische Informationen auszutauschen, sonst riskieren sie auszusterben. Eine Möglichkeit, die Wissenschaftler untersucht haben, ist der horizontale Gentransfer – der Austausch von DNA zwischen Individuen, anstatt sie von den Eltern an die Nachkommen weiterzugeben.

Während die Ergebnisse von 2016 plausibel erschienen, ließen Wilson und seine Kollegen die Ergebnisse in Frage stellen. Zunächst stellte sich heraus, dass die Spender und Empfänger der vorgeschlagenen horizontalen Transfers alle aus demselben Park in Belgien stammen und für das Papier von 2016 sequenziert wurden. Wilson sagt, dass man erwarten könnte, dass einige dieser Tiere DNA von anderen Tieren aufgenommen haben, die nicht zur gleichen Zeit gesammelt wurden. Diese ordentliche Ausrichtung wies auf die Idee hin, dass das, was die Autoren der ursprünglichen Studie als Beweis für den horizontalen Transfer bezeichnen, tatsächlich eine Kontamination zwischen Röhrchen im Labor darstellen könnte, anstatt dass der Genaustausch in der Natur stattfindet.”Es war auch ein bisschen überraschend, dass die DNA von einem Tier und diesem anderen Tier identisch sein würde, obwohl sie verschiedene Arten sind”, sagt Wilson. “Wir fragten uns, warum sich seit dem Austausch nichts an der DNA geändert hatte, warum sie genau zu diesem anderen Tier passte, das zufällig zur gleichen Zeit in dasselbe Labor gebracht wurde.”Um zu untersuchen, ob es eine einfachere Erklärung für die Ergebnisse geben könnte, kontaktierten Wilson und Kollegen die Autoren der Studie von 2016 und forderten die Chromatogramme an — farbige Peaks, die die durch Sanger-Sequenzierung erzeugten Rohdaten darstellen. Die Autoren teilten schnell ihre Chromatogramme, die Wilson und Kollegen analysierten. Sie stellten fest, dass die Rohdaten verrauscht waren, manchmal mit mehreren Peaks, die mehr als ein DNA-Nukleotid an derselben Position in der Sequenz repräsentierten, ein früher Hinweis darauf, dass eine Kontamination vorliegen könnte. Wilson und seine Kollegen folgten mit einem statistischen Test, in dem sie die sekundären Blips in den Daten mit der vorhergesagten DNA-Sequenz der anderen Tiere verglichen, die die Probe kontaminieren könnten, und dann die Wahrscheinlichkeit berechneten, eine Übereinstimmung nur zufällig zu sehen. Es stellte sich heraus, dass die Chancen weniger als 1 Billion zu eins waren, dass das Rauschen in den Rohdaten das gleiche wäre wie eine genetische Sequenz eines anderen Rotifers. Ihre Schlussfolgerung: Es muss DNA von zwei Tieren in derselben Röhre sein.

Das andere Team stimmt nicht ganz zu, obwohl die zusätzliche Analyse hilfreiche neue Informationen geliefert hat. “Dank dieses wissenschaftlichen Austauschs mit unseren Kollegen aus London wurde mir klar, dass die meisten Menschen davon ausgehen, dass diese kleinen Peaks am unteren Rand der Chromatogramme nur zufälliges Rauschen sind, wenn nicht”, sagt Jean-François Flot, Evolutionsbiologe an der Université Libre de Bruxelles in Belgien und Mitautor der Studie von 2016. “Es ist nicht zufällig. Ist es signifikant? Das ist eine andere Frage. Aus den Daten, die sie zeigen, geht nicht hervor, dass dies unsere Analyse wirklich beeinflusst.”

Flot und Kollegen haben eine Antwort auf die Neuanalyse ihrer Daten vorbereitet, die sie als Preprint veröffentlichen wollen, in der sie Erklärungen zu einigen der von Wilsons Team aufgeworfenen Fragen geben und alternative Interpretationen diskutieren. “Langfristig wird das eine gute Sache für die Wissenschaft sein”, sagt Flot.

“Das große Bild ist . . . ob Bdelloide DNA austauschen oder nicht — oder ihr Grad an Asexualität — ist immer noch eine große, weit offene Frage “, sagt David Mark Welch, Evolutionsbiologe am Marine Biological Laboratory in Woods Hole, Massachusetts, der an keiner der beiden Studien beteiligt war. Er sagt, dass die Forschungsbemühungen dieser beiden Gruppen zeigen, dass “selbst für Menschen, die gut und vorsichtig sind, die Arbeit mit diesen kleinen Tieren extrem schwierig ist.”In Bezug auf das, was tatsächlich während der Bdelloid-Reproduktion auftritt, “zeigen weder das Originalpapier noch diese Antwort, dass Bdelloide keine horizontale Übertragung durchführen”, fügt Mark Welch hinzu. “Wir alle vermuten, dass sie es tun, aber wir weisen darauf hin, dass die Beweise, die in der Originalarbeit vorgelegt wurden, leichter zu erklären sind und mit ziemlicher Sicherheit auf Kontamination zurückzuführen sind.”Die Wahrscheinlichkeit, dass es irgendeine Form von genetischem Austausch gibt, ist sehr wahrscheinlich”, stimmt Tanja Schwander zu, Evolutionsbiologin an der Universität Lausanne in der Schweiz, die eine Perspektive über die 2016-Studie für Current Biology verfasst hat. “Die Frage ist wirklich: In welcher Häufigkeit findet dieser genetische Austausch statt? Tragen sie tatsächlich zur Erzeugung von Variation innerhalb bei . . . rotifers oder ist es etwas, das wirklich so selten passiert, dass es eigentlich zu selten ist, um kontinuierliche Auswirkungen zu haben? Was auch immer ihr Fortpflanzungsmodus ist, am Ende macht es sie nicht weniger interessant.”

C.G. Wilson et al., “Cross-contamination explains ‘inter and intraspecific horizontal genetic transfers’ between asexual bdelloid rotifers,” Aktuelle Biologie, doi:10.1016/j.cub.2018.05.070, 2018.

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