Wissenschaftler beleuchten sympatrische Artbildung
Sympatrische Artbildung, das Entstehen von zwei oder mehr Arten aus einer Stammart, die den gleichen Lebensraum besetzen, ist ein Thema, das Forscher bereits seit Langem beschäftigt. Ein Team von Wissenschaftlern aus dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten bietet neue Einblicke in die tiefe genetische Vielfalt, die wahrscheinlich überall in mikrobiellen Populationen in der Wildbahn auftritt. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift PLoS Biology vorgestellt. Wissenschaftler der Universität Illinois in den Vereinigten Staaten und der Universität Oxford im Vereinigten Königreich erklären, dass der Nachweis einer sympatrischen Artbildung keine leichte Aufgabe ist. Und die Herausforderung ist umso größer, wenn man Mikroben betrachtet. "Eine der großen Fragen, die bereits seit Darwin gestellt werden, ist, wie Arten diversifizieren, wenn sie zusammen leben", sagt Professor Rachel Whitaker, eine leitende Autorin der Studie von der Universität Illinois. "Auf diese Frage gibt es bisher keine guten Antworten, auch nicht für die Makroorganismen, die wir seit Hunderten von Jahren studieren." Bakterien und Archaeen, die nur entfernt verwandte mikrobielle Vettern der Bakterien sind, erweisen sich als problematisch, wenn es zu dieser Art von Forschung kommt, weil sie die Fähigkeit, besitzen, genetische Informationen in vielfältiger Weise zu teilen. Den Illinois-Forschern zufolge wollen Mikroben gewinnen. Dazu teilen sie sich und erzeugen genaue oder nahezu exakte Klone von sich. "Wäre dies ihre einzige Möglichkeit, sich zu etablieren, hätten sie eine recht geringe genetische Vielfalt, Ergebnis von ein paar zufälligen Kopierfehlern und Mutationen", erklärt sie. "Aber sie können sich auch miteinander verbinden, um Gene hin und her zu schieben, zufällige genetische Elemente aus ihrer Umgebung aufnehmen und neue Gene von Viren erhalten, die sie und ihre Nachbarn infizieren." Das Team sezierte die genetische Ausstattung der einzelnen Mikroben. Dadurch konnten die Forscher bestimmen, was Bakterien und Archaeen waren. Ihre Ergebnisse stellen Archaeen in die dritte Domäne des Lebens, was deutlich zeigt, dass Bakterien und Archaeen sehr unterschiedlich sind. "Wohin wir auch schauen, erkennen wir Variationen in mikrobiellen Populationen unter Verwendung dieser molekularen Werkzeuge", so Professor Whitaker. "Man muss diese Moleküle, diese DNA (Desoxyribonukleinsäure)-Sequenzen, verwenden, um den Unterschied zwischen den Arten zu erklären." Dies ist jedoch nicht einfach. Das Team verwendete Sulfolobus islandicus für seine Forschungen. Dieser Organismus, der zur Domäne der Archea gehört, liebt Wärme wahrscheinlich, weil er in "Insel-Populationen" von geothermischen heißen Quellen lebt. Professor Whitaker kommentiert: "Wir betrachten eine Umgebung, die in mikrobiellen Begriffen nicht sehr komplex ist." "Es gibt nicht so viele Organismen, die damit umgehen können, und diejenigen, die es nicht können, ziehen häufig um." Die Forscher sequenzierten das Erbgut von 12 Stämmen von S. islandicus aus einer einzigen heißen Quellen in der Mutnovsky-Vulkanregion von Kamtschatka in Russland. Ihre Daten zeigen zwei unterschiedliche Gruppen von S. islandicus unter den 12 Stämmen. Professor Whitaker erklärt, inwiefern die Mikroben mehr Gene als erwartet mit den Mitgliedern der eigenen Gruppe getauscht haben, aber weniger Gene als erwartet mit der anderen Gruppe teilt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Austausch von genetischem Material zwischen den beiden Gruppen im Laufe der Zeit weniger wurde. Dies zeigt, dass beide Gruppen bereits getrennte Arten sind, obwohl sie den gleichen Lebensraum teilen. Obwohl die Unterschiede zwischen den beiden minimal waren, war es offensichtlich, dass eine Artbildung im Gange war. "Wir haben sie bei der Artbildung erwischt", sagt sie. "Sie haben einige Gene ausgetauscht - nur nicht sehr viele. Jetzt wissen wir, dass keine geographische oder mechanische Barriere vorliegen muss, damit Rekombination zur Artbildung auftritt. Die Selektion allein zieht die beiden Gruppen auseinander, und das wusste man vorher nicht. Es gibt weit mehr Arten von Mikroben, als wir je gedacht waren. Und das ist schon verblüffend." Zu dieser Studie trug ein Team von der University of California in Davis, Vereinigte Staaten, bei.Weitere Informationen erhalten Sie hier: PLoS Biology: http://www.plosbiology.org/home.action
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