Ahnenforschung unter Amöben

Wie lassen sich Dürre, Hunger und Überbevölkerung wirksam begegnen? Am besten durch solidarisches Miteinander. Diese Erkenntnis entstammt jedoch nicht dem Manifest irgendeiner links orientierten politischen Partei, sondern ist ein wirksames Rezept aus der Natur. Das zeigt eindrucksvoll das Beispiel der einzelligen Schleimpilze mit Namen „Dictyostelium discoideum“. Diese nur wenige Mikrometer (Tausendstel Millimeter) großen, im Boden lebenden Amöben ernähren sich von Bakterien. So lange sie die in ausreichender Zahl finden, gedeihen und vermehren sich die Einzeller prächtig. „Geht ihnen aber die Nahrung aus oder drängen sich zu viele Amöben auf einem Fleck, machen sie eine erstaunliche Verwandlung durch“, erklärt Prof. Dr. Thomas Winckler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Scheinbar ganz nach der Devise „Gemeinsam sind wir stark“ versammeln sich bis zu 100 000 solcher Einzeller und bilden einen gemeinsamen – mehrzelligen – Organismus. „So haben die Amöben bessere Chancen die ,schlechten Zeiten' zu überleben“, weiß Winckler, der den Lehrstuhl für Pharmazeutische Biologie an der Universität Jena innehat. Aus dem zunächst kugeligen Zellhaufen wächst ein langgestreckter Fruchtkörper mit einer Sporenkapsel. Diese Sporen können die widrigen Umweltbedingungen lange Zeit überdauern – und keimen erst aus, wenn die Lage wieder besser ist.

In der am Freitag (27. Oktober) erscheinenden Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht ein internationales Forscherteam, an dem Prof. Winckler maßgeblich beteiligt ist, nun erstmals den genetischen Stammbaum dieser außergewöhnlichen Überlebenskünstler. Dabei war für den Molekularbiologen ursprünglich weniger das „soziale Verhalten“ der Schleimpilze interessant, sondern vielmehr ihr Genom. „Die Spezies ,Dictyostelium discoideum' ist unser molekularbiologisches Arbeitstier“, sagt Winckler. Denn das Erbgut dieses Organismus' enthält Abschnitte, die sich innerhalb des Genoms frei bewegen können, was ihn als Modellsystem für viele molekularbiologische Fragestellungen prädestiniert. Diese ,springenden Gene' steuern immer nur ganz bestimmte Orte im Genom an. Typischerweise sind das Stellen, in denen sich keine anderen Gene befinden, die dadurch Schaden nehmen könnten. „Uns interessiert nun, wie die mobilen Gene ihre Ziele erkennen und wie diese Eigenschaft in der Evolution entstanden ist“, erklärt Prof. Winckler. Antworten auf diese grundlegenden Fragen aber, so Winkler weiter, lassen sich nur dann finden, wenn man auch die mit dem Modellorganismus verwandten Arten untersucht.

Dabei fiel dem Forscher von der Jenaer Universität auf, dass die Verwandtschaft von „Dictyostelium discoideum“ bis dato von den Biologen weltweit eher stiefmütterlich behandelt wurde. „Zwar sind heute über 100 Arten der Zellulären Schleimpilze bekannt. Grundlegende molekulare Daten lagen aber nur von ,Dictyostelium discoideum' vor“, so die Feststellung von Prof. Winckler. Deshalb kam ihm die Idee, den genetischen Stammbaum aller bekannten Arten aufzuklären und so erstmals deren verwandtschaftlichen Beziehungen zu klären.

„Bereits damals war klar, dass sich ein solches Vorhaben nicht allein und in kurzer Zeit bewältigen lässt“, so Winckler, der jedoch namhafte Mitstreiter gewonnen und mit ihnen gemeinsam mehrere Jahre Forschungsarbeit in dieses Projekt investiert hat. Neben Winckler sind Wissenschaftler von sechs internationalen Forschungseinrichtungen an der Publikation beteiligt. „Im Ergebnis unserer Untersuchungen wird nun die biologische Einordnung der Zellulären Schleimpilze gänzlich überarbeitet werden“, erwartet Thomas Winckler. „Bislang geschah dies ausschließlich nach morphologischen Kriterien“, so der Pharmazeut von der Jenaer Universität. Doch stellte sich heraus, dass manche Arten, die nach ihrem äußerlichen Erscheinungsbild eng miteinander verwandt schienen, genetisch große Unterschiede aufweisen. „Viele dieser Schleimpilze werden jetzt ganz neue wissenschaftliche Namen bekommen“, sagt Prof. Winckler. Sein „Arbeitstier“, so fügt er schmunzelnd hinzu, bleibe davon aber verschont.

Originalpublikation:
Schaap P, Winckler T, Nelson M, Alvarez-Cuorto E, Elgie B, Hagiwara H, Cavender J, Milano-Cuorto A, Rozen DE, Dingermann T, Mutzel R, Baldauf SL. „Molecular phylogeny and evolution of morphology in the social amoebas“, Science v. 27. Oktober 2006
Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Winckler
Institut für Pharmazie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Semmelweisstraße 10, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949840, Fax: 03641 / 949842
E-Mail: t.winckler[at]uni-jena.de