Botaniker entdecken: Genetische Störungen fördern Vitalität bei Hybriden
Forscher des John Innes Centre im Vereinigten Königreich haben herausgefunden, dass ein bestimmter Grad der Variation in der genetischen Aktivität Pflanzenhybriden den Schwung geben, den sie brauchen, um lebensfähiger zu werden. Die Forschungen werden teilweise durch ein Marie-Curie-Stipendium für Nachwuchsforscher finanziert und bringen Licht in das Mysterium, warum sich Hybriden meist schneller entwickeln als ihre Eltern. Die Ergebnisse der Studie wurden kürzlich in der Zeitschrift Public Library of Science (PLoS) Biology veröffentlicht. Eine der Fragen, die Botaniker gegenwärtig am meisten beschäftigt, ist, warum Hybriden unterschiedlicher Spezies zwei gegensätzliche Merkmale aufweisen. Obwohl Hybriden in der Regel stärker als ihre Eltern sind - Wissenschaftler nennen dieses Phänomen ''Überlegenheit der Hybriden'' -, sind sie manchmal jedoch weniger kräftig und fruchtbar als ihre Eltern, was wiederum als ''Unterlegenheit der Hybride'' bezeichnet wird. In der Vergangenheit haben Wissenschaftler mehrere Theorien darüber aufgestellt, wieso es diese zwei gegensätzlichen Merkmale gibt. In besagter neusten Studien haben die Forscher untersucht, wie sich die Variation auf die Genexpression bei zwei Arten von Löwenzahn auswirkt. Sie entdeckten eine Art genetischer ''Störung'', die durch einen Grad der Variation in der Genaktivität ausgelöst wird. Ein Teil der Variation in der Genaktivität verschwindet bei der Hybridisierung der Spezies, was zu einer erhöhten Vitalität führt. ''Dies ist die erste Studie, die die Folgen der Variationen in der Genexpression auf konservierte Merkmale in nahe verwandten Spezies analysiert,'' erklärt Co-Autor Professor Enrico Coen vom John Innes Centre. Das Team konnte eigener Aussage nach beweisen, dass die Aktivität bestimmter Gene ''während der Evolution innerhalb bestimmter Grenzen frei variieren kann, indem wir diese Variation sowie ihre Auswirkung auf den Phänotyp gemessen haben'', und fügt hinzu: ''Obwohl diese Variation wenig phänotypischen Effekt auf einen einzeln betrachteten Ort hat, so kann der kollektive Effekt über mehrere Gene durchaus von Bedeutung sein.'' Durch die Demonstration dieser Auswirkungen, die entweder eine Überlegenheit oder eine Unterlegenheit des Hybriden auslösen können, hat das Team auch neue Informationen über die Leistung von Hybriden geliefert. Unter der Leitung von Professor Coen entdeckten die Forscher das Merkmal, das bei zwei eng miteinander verwandten Arten von Löwenzahn eine Asymmetrie bewirkt. Durch Messung der Aktivität der zwei Hauptgene sowie deren Einfluss auf die Asymmetrie der Blume kam das Team zu der Erkenntnis, dass, obwohl die Variation (''Störung'') bei nur einem Gen einen minimalen Effekt auf eine Spezies hat, der kollektive Effekt bei mehreren Genen tiefgreifend sein kann, und die Leistung im Ganzen schwindet. Ihrer Auffassung nach könnte die Hybridisierung bis zu einem gewissen Grad Störungen eliminieren, bei denen die natürliche Selektion womöglich versagt. Hybriden zeigen bei Hauptmerkmalen wie Wachstum eine potenziell höhere Leistung, auf lange Sicht jedoch auch eine geringere Leistung bei anderen Merkmalen wie die Fortpflanzung. ''Die Stärke der Genexpression kann während der Evolution innerhalb bestimmter Grenzen völlig unterschiedlich ausfallen,'' führt Professor Coen aus. ''All die Auswirkungen der Variation zusammen genommen jedoch erklären das widersprüchliche Phänomen der Überlegenheit und Unterlegenheit der Hybriden.'' Die Erkenntnisse der Forscher zur hybriden Vitalität lassen sich sowohl auf natürliche Spezies als auch auf domestizierte Arten anwenden. ''Züchter wissen bereits, dass es kein magisches Gen der hybriden Vitalität gibt, denn sonst würden Sie es schon längst verwenden,'' erklärt Professor Coen. ''Was unsere Studie belegt ist, wie und warum die Hybridisierung solch einen starken Einfluss auf die Leistung haben kann.''
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Vereinigtes Königreich