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Die Genetik der asexuellen Reproduktion

Die evolutionären Konsequenzen der sexuellen und asexuellen Reproduktion zählen nach wie vor zu den heiß diskutiertesten Themen der Evolutionsbiologie. Europäische Forscher untersuchten über genetische Analysen die zugrundeliegenden Mechanismen.
Die Genetik der asexuellen Reproduktion
Die sexuelle Reproduktion ist bei mehrzelligen Organismen die vorherrschende Fortpflanzungsmethode. Diese bildet sich sehr wahrscheinlich in der frühen Eukaryotengeschichte heraus. Arten mit sexueller Reproduktion bewahren eine größere genetische Vielfalt und sollten trotz einer langsameren Populationswachstumsgeschwindigkeit bessere Aussichten für die Anpassung an und für das Überleben in sich veränderten Umgebungen haben. Obgleich die asexuelle Reproduktion gemeinhin als evolutionäre Einbahnstraße betrachtet worden ist, bieten gegenwärtige Genomikverfahren jetzt die Aussicht, ein neues Licht auf dieses Thema zu werfen.

Im Hinblick auf dieses Ziel wurde im Zuge des EU-finanzierten Projekts ODOGEN (Comparative genomics and gene expression profile of sexual and parthenogenetic Ischnura hastata (Insecta, Odonata)) die Pechlibelle Ischnura hastata verwendet, um die Auswirkungen eines Wechsels von der sexuellen Reproduktion auf eine Parthenogenese zu untersuchen. Die Forscher waren daran interessiert, die Mechanismen zu ergründen, die an diesem Übergang beteiligt sind.

In einem ersten Schritt wurden meiosespezifische und meioseverwandte Gene von mehr als 100 Odonaten-Insektenarten analysiert. Unter den getesteten acht meiosespezifischen Genen wurde bei allen Arten eine konsistente Abwesenheit zweier Gene (Rec8 und Cortex) beobachtet. Weiterführende phylogenetische Analysen dieser Daten sollten wertvolle Informationen über den Ursprung und die Entwicklung dieser Gene in unterschiedlichen Insektengruppen erbringen.

Eine vergleichende Analyse zur Genexpression bei sexuell und parthenogen geschlechtsreifen Weibchen offenbarte eine signifikante Anzahl unterschiedlich exprimierter Transkripte. Sexuelle weibliche Exemplare zeigten eine höhere Konzentration des CREB-Bindeproteins, wohingegen asexuelle Insekten eine höhere Konzentration an Aquaporinen exprimierten, was auf eine potenzielle Verbindung zur Fruchtbarkeit hindeutet. Meiotische Gene wurden jedoch nicht festgestellt. Dies legt nahe, dass bei weiblichen Exemplaren in diesem Alter entweder keine Meiose auftrat oder dass sich Eizellen durch mitotische Teilungen bildeten.

Genomweite Sequenzierungsmethoden ermöglichten Wissenschaftlern die Erkennung der Populationsdifferenzierung bei diesen Arten. Die zukünftige Forschung im Hinblick auf Genexpressionsmuster über die gesamte Entwicklung sexueller und parthenogener Weibchen hinweg soll dabei behilflich sein, wichtige Aspekte bezüglich dieser Prozesse zu skizzieren.

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Schlüsselwörter

Genetik, asexuelle Reproduktion, ODOGEN, Ischnura hastata, meiotisches Gen
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