Forscher weisen typischen Genom-Effekt von langanhaltender asexueller Vermehrung nach
Mannchen abgeschafft: Eine winzige Hornmilben-Art existiert offenbar schon seit Jahrmillionen ohne sexuelle Fortpflanzung, wie ein Blick in ihr Genom belegt. Denn dort haben Forscher den sogenannten Meselson-Effekt nachgewiesen. Er beschreibt Unterschiede zwischen Chromosomenkopien, die nur durch lange, rein entstehen that is asexuelle vermehrung. Es ist der erste eindeutige Nachweis dieses Effekts bei einem Tier, wie das Team berichtet.
Fur fast alle Tiere ist die sexuelle Fortpflanzung die Regel. Sie sorgt dafur, dass das Erbgut der Populationen gut durchmischt wird und hilft dabei, schadliche Mutationen zu beseitigen. Dabei spielen die Mannchen als das „entbehrlichere“ Geschlecht moglicherweise eine wichtige Rolle. Doch es gibt auch Tierarten, die ab und zu oder auch uber einen langeren Zeitraum auf Sex verzichten und asexuell that is sich, beispielsweise Radertierchen, Muschelkrebschen oder einige Milbenarten.
Das weckt die Frage, ob es auch Tierarten gibt, die den Intercourse im Laufe der Evolution komplett abgeschafft haben. Die Antwort darauf ist allerdings ganz that is nicht: „Es konnte beispielsweise eine Art von ‚kryptischem‘ sexuellem Austausch geben, den man noch nicht kennt“, erklart Erstautor Alexander Brandt von der Universitat Lausanne. Denkbar ware auch, dass bei vermeintlich mannchenlosen Spezies sehr selten doch Mannchen entstehen und es zu Sex kommt. Zudem kann horizontaler Genaustausch die Daten verfalschen.
Meselson-Effekt: Chromosomenkopien als Anzeiger
Doch es gibt einen Indikator, der eine dauerhaft asexuelle Fortpflanzung relativ verlasslich verraten kann der that is Meselson-Effekt. Er beschreibt Unterschiede innerhalb der Chromosomenpaare, bei denen bei sexueller Vermehrung normalerweise eine Kopie vom Vater und eine von der Mutter stammt. Bei der Reifeteilung der Keimzellen und bei der Befruchtung durchmischen sich diese Kopien und Genstucke werden ausgetauscht.
Das sorgt dafur, dass sich im Laufe der Zeit angesammelte Mutationen uber beide Chromosomenkopien – Haplotypen – verteilen und angleichen. Anders bei der asexuellen Fortpflanzung: Weil dort die Durchmischung fehlt, sammeln die Haplotypen getrennt voneinander Mutationen an. Dadurch werden die Unterschiede zwischen den Kopien im Laufe der Zeit immer gro?er. Das Ausma? dieser Unterschiede verrat daher, ob und wie lange eine Tierart schon asexuell lebt.
Die Tucke liegt allerdings im Detail: Bei einigen moglicherweise asexuellen Tierarten konnte der Meselson-Effekt nicht nachgewiesen werden, bei anderen waren die Daten nicht eindeutig. „Die bisher beste Bestatigung dieses Effekt stammt von einer Genomstudie von obligatorisch asexuellen Trypanosomen“, erklaren die Forscher. Diese sind aber parasitische Einzeller und keine echten Tiere.
Fahndung bei Hornmilben
„In der Praxis ist der Meselson-Effekt bei Tieren noch nie schlussig gezeigt worden – bis jetzt“, erklart Brandts Kollegin Tanja Schwander. Denn bei vergleichenden Genomanalysen von Hornmilben ist es den Forschenden nun gelungen, diesen Anzeiger echter Asexualitat bei der Hornmilbenart Oppiella nova nachzuweisen. Bei diesen im Boden lebenden Milben wurde noch nie ein Mannchen gefunden, therefore sie that is dass langer als moglicher Kandidat fur eine dauerhaft asexuelle Fortpflanzung gelten.
Fur ihre Studie hatten Brandt und sein Team das Erbgut von mehreren Populationen dieser im Boden vorkommenden Milbenspezies analysiert und mit dem Genom einer eng verwandten, sich aber sexuell reproduzierenden Art verglichen.
Asexualitat bestatigt
Das Ergebnis: Bei der sich asexuell fortpflanzenden Art Oppiella nova waren die genetischen Unterschiede bei den Individuen innerhalb einer Population weit gro?er als die zwischen den Populationen – das ist ein erster Hinweis auf fehlenden Genaustausch durch Sex, wie die Forschenden erklaren. Zudem konnten sie deutlich gro?ere Abweichungen zwischen den beiden Haplotypen der Chromosomenpaare nachweisen als bei der sexuellen Vergleichsart.
„Die beobachteten Divergenzmuster bei den Haplotypen lassen am that is sich durch Mutationen erklaren, die sich nach dem Beginn der Asexualitat angesammelt haben“, erklaren Brandt und seine Kollegen. „Das ist ein starker positiver Beleg fur den Meselson-Effekt und spricht fur eine schon seit langem bestehende asexuelle Evolution.“
Seit Jahrmillionen ohne Mannchen
Seit wann die Hornmilbe schon ohne Intercourse auskommt, konnten die Wissenschaftler nicht eindeutig bestimmen. Sie halten es aber fur durchaus moglich, dass Oppiella nova schon seit Jahrmillionen rein asexuell lebt. Damit belegt diese Milbenart, dass eine solche langanhaltende Fortpflanzung ohne Sex zwar selten ist, aber keine evolutionare Sackgasse sein muss. Offenbar haben die Hornmilben Mechanismen entwickelt, die auch ohne den Genaustausch durch Sex eine zu gro?e Ansammlung schadlicher Mutationen verhindern.
Tatsachlich belegen Genomstudien bei asexuellen Hornmilben-Populationen, dass diese sogar weniger nachteilige oder potenziell ungunstige Mutationen in ihrem Erbgut tragen als sich sexuell fortpflanzende Verwandte. „Unsere Ergebnisse tut fling Arbeit legen nahe, dass die Hornmilben den Folgen entgehen konnen, die normalerweise mit asexuellen Stammeslinien verbunden sind“, schreibt das Team. (procedures of this National Academy of Sciences, 2021; doi: 10.1073/pnas.2101485118)