Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Embryos: Das tierische Geheimnis der Pflanzen

06.09.2012
Hallesche Forscher mit "Nature"-Publikation

Für Wirbeltiere und somit auch für Menschen gilt: Ihre Embryonen sind in einer bestimmten Entwicklungsphase kaum zu unterscheiden. Vorher und nachher sind die Unterschiede zwischen den Arten hingegen groß.

Daher spricht man vom Sanduhr-Prinzip der embryonalen Entwicklung. Dieses Prinzip haben Wissenschaftler des Leibniz-Institutes für Pflanzenbiochemie (IPB) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) nun auch für Pflanzen nachgewiesen. Es handelt sich um ein gemeinsames molekulares Phänomen. Eine Erkenntnis, die einen Beitrag zum Verständnis der Entstehung von Biodiversität leisten kann. Die Forschungsergebnisse der Hallenser sind nachzulesen im renommierten Magazin „Nature“.

„Befruchtete Eizellen können selbst zwischen nah verwandten Arten sehr unterschiedlich sein, dann werden die sich entwickelnden Embryonen ähnlicher und ähnlicher, bis sie irgendwann fast ununterscheidbar sind. Und dann platzt aus ihnen die Biodiversität hervor, die wir auf unserem Planeten vorfinden." So beschreibt MLU-Bioinformatik-Professor Ivo Große das Sanduhr-Prinzip. „Was da auf molekularer Ebene passiert, wissen wir allerdings erst seit knapp zwei Jahren durch die Arbeiten zweier Gruppen aus Dresden und Plön.
In der Phase der Ähnlichkeit werden die wichtigen Organe angelegt, weswegen aktive Gene in dieser Phase besonders anfällig für Mutationen und damit eventuelle Missbildungen sind. Im Embryo wird das kompensiert durch die Aktivierung von evolutionär alten Genen, die zwischen Arten hochkonserviert sind. Die Embryonen gleichen sich demzufolge eine Zeit lang in Form und Struktur."

Ivo Großes langjähriger Kooperationspartner Dr. Marcel Quint, Biologe am IPB, hatte die Idee, das Ganze auch bei Pflanzen zu untersuchen. „Die Evolution hat zweimal unabhängig voneinander Embryogenese entwickelt", sagt Quint. „Das Ziel ist jeweils das gleiche: die Koordination der Entwicklung von der Eizelle bis hin zum komplexen Organismus. Aber die Grundvoraussetzungen sind unterschiedlich. Pflanzenzellen haben zum Beispiel Zellwände, tierische Zellen nicht. Wir fragten uns: Gibt es dennoch Gemeinsamkeiten? Muster, die für Tiere und Pflanzen essentiell sind, damit ein Individuum durch die Embryogenese kommt?"

Die Antwort lautet ganz klar: Ja. Große und Quint haben gemeinsam mit zwei Doktoranden und zwei Bachelor-Studenten den molekularen Beweis erbracht, anhand von Gensequenzen der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Durch Sequenzvergleiche konnten sie jedem der rund 28.000 Gene dieser Modellpflanze ein evolutionäres Alter zuweisen. Und im vergangenen Frühjahr wurden Daten verfügbar, die die Aktivität aller Gene in den verschiedenen Stadien der Embryogenese beschreiben. Eine echte Herausforderung für die Bioinformatiker der MLU: Mehr als 200 Milliarden Sequenzvergleiche waren nötig, um die entscheidenden Zusammenhänge nachweisen zu können.

Nun steht also fest: Tierische und pflanzliche Embryonen müssen, wenn ihr jeweiliger Bauplan angelegt wird, durch ein und dasselbe Nadelöhr schlüpfen - und sie tun das auf ein und dieselbe Art und Weise. Wie es dazu kommt, bleibt vorerst das gemeinsame Geheimnis von Tieren und Pflanzen. „Das ist unsere Herausforderung für die Zukunft: den Mechanismus zu entschlüsseln, der dafür sorgt, dass in der entscheidenden Phase die jungen Gene weitgehend abgeschaltet und die alten aktiv sind", erklärt Marcel Quint. „Wobei uns klar ist, dass sich viele Wissenschaftlicher weltweit dieser Herausforderung stellen werden", ergänzt Ivo Große. „Nicht nur Entwicklungsbiologen werden das Geheimnis lüften wollen. Auch für Wissenschaftler, die die Entstehung von Biodiversität erforschen, damit wir Menschen sie besser schützen können, ist das ein heißes Thema."

Veröffentlichung in „Nature"
(zunächst online unter http://www.nature.com/nature ab Mittwoch, 5. September 2012, 19 Uhr; Print-Veröffentlichung folgt)
"A transcriptomic hourglass in plant embryogenesis"
Autoren: Dr. Marcel Quint und Prof. Dr. Ivo Große sowie Markus Bönn, Hajk-Georg Drost, Alexander Gabel und Kristian Ullrich

DOI: 10.1038/nature11394

Ansprechpartner:
Dr. Marcel Quint
Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB)
Telefon: 0345 55821230
E-Mail: mquint@ipb-halle.de

Prof. Dr. Ivo Große
Institut für Informatik, Arbeitsgruppe Bioinformatik
Telefon: 0345 5524774
E-Mail: ivo.grosse@informatik.uni-halle.de

Carsten Heckmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipb-halle.de
http://quintlab.openwetware.org
http://www.informatik.uni-halle.de/arbeitsgruppen/bioinformatik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise