Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Evolution der sexuellen Fortpflanzung

27.09.2012
Wie ist die sexuelle Fortpflanzung entstanden? Über diese Frage gibt es in der Wissenschaft unterschiedliche Ansichten. Jetzt haben Forscher aus Würzburg, Kiel und Lyon Spuren entdeckt, die der Diskussion ein Ende setzen könnten.

Jeder Organismus hat das Bestreben, sich fortzupflanzen und das eigene genetische Material an die nächste Generation weiterzugeben. Aus der sogenannten ungeschlechtlichen Fortpflanzung, bei der ein genetisch identischer Abkömmling von einem Lebewesen abstammt, entstand im Laufe der Evolution die sexuelle Vermehrung.


Der Süßwasserpolyp Hydra. In seinem Erbgut stießen Wissenschaftler auf den Hinweis, dass die sexuelle Fortpflanzung ein einmaliges Ereignis in der Evolution war.

Foto: Johanna Fraune

Voraussetzung dafür war die Entwicklung zweier unterschiedlicher Geschlechtszellen, deren Erbgut in der nächsten Generation ausgetauscht und neu kombiniert werden kann. Nachkommen, die aus geschlechtlicher Fortpflanzung durch die Verschmelzung einer Eizelle und eines Spermiums hervorgehen, besitzen deshalb eine einzigartige Kombination väterlicher und mütterlicher Gene.

Die Körperzellen der meisten Lebewesen besitzen einen doppelten Chromosomensatz, „diploid“ in der Fachsprache genannt. Damit dieser über die Generationen hinweg erhalten bleibt, wird in einer speziellen Form der Zellteilung – der Meiose – der Chromosomensatz der Geschlechtszellen bei ihrer Reifung halbiert, sie sind dann haploid. Durch die Fusion zweier haploider Geschlechtszellen bei der sexuellen Fortpflanzung wird der ursprüngliche diploide Chromosomensatz in dem Embryo wiederhergestellt.

Streit um die Entstehung der Meiose

Obwohl die Meiose in allen Lebewesen, die sich sexuell fortpflanzen, sehr ähnlich verläuft, sind die Entstehungsgeschichte und der evolutive Ursprung dieses Prozesses noch unklar. Das hat vor allem einen Grund: Der Synaptonemal-Komplex, eine Struktur, die dafür verantwortlich ist, dass der doppelte Chromosomensatz während der Meiose fehlerfrei halbiert wird, ist in verschiedenen entwicklungsbiologischen Modellorganismen aus scheinbar nicht-verwandten Proteinen aufgebaut.

„Diese Tatsache wurde lange als Hinweis für die Hypothese gesehen, dass der Komplex und damit Teile der Meiose in der Evolution in mehreren Arten unabhängig voneinander entstanden sind“, erklärt Ricardo Benavente, Professor am Lehrstuhl für Zell- und Entwicklungsbiologie der Universität Würzburg.

Demgegenüber stand die bislang unbewiesene Hypothese, dass der Synaptonemal-Komplex nur einmal in der Geschichte der sexuellen Fortpflanzung entstanden ist und sich später in den verschiedenen Arten auseinander entwickelte.

Neue Belege für die einmalige Entstehung

Den Arbeitsgruppen um Professor Ricardo Benavente und den Privatdozenten Dr. Manfred Alsheimer am Biozentrum der Universität Würzburg ist es nun gemeinsam mit Forschern der Universitäten Kiel und Lyon gelungen, verwandte Proteine einzelner Komponenten des Synaptonemal-Komplexes der Maus in dem Süßwasserpolypen Hydra zu identifizieren, einem der ersten mehrzelligen Tiere, die in der Evolution entstanden sind. Diese Proteine besitzen den gleichen evolutiven Ursprung wie die Proteine der Säugetiere, der über 500 Millionen Jahre zurückliegt – am Ursprung der vielzelligen Tiere.

Fazit: „Die Arbeit widerlegt die alte Hypothese zur Evolution des Synaptonemal-Komplexes und liefert neue Belege für eine einmalige Entstehung der Meiose in der Evolution der sexuellen Fortpflanzung“, so Johanna Fraune, Doktorandin und Erstautorin der Arbeit.

Die Forschungsarbeiten in Würzburg werden vom Schwerpunktprogramm 1384 „Mechanisms of Genome Haploidization“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Die Arbeitsgruppe ist Mitglied des Programms seit der Gründung im Jahr 2009.

“Hydra meiosis reveals unexpected conservation of structural synaptonemal complex proteins across metazoans”, Johanna Fraune, Manfred Alsheimer, Jean-Nicolas Volff, Karoline Busch, Sebastian Fraune, Thomas Bosch & Ricardo Benavente. PNAS/USA doi: 10.1073/pnas.1206875109 (2012)

Kontakt

Dipl.-Biol. Johanna Fraune, T: (0931) 31-84583
E-Mail: johanna.fraune@uni-wuerzburg.de

PD Dr. Manfred Alsheimer, T: (0931) 31-84282
E-Mail: alsheimer@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Prof. Dr. Ricardo Benavente, T: (0931) 31-84254
E-Mail: benavente@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Junger Embryo verspeist gefährliche Zelle
18.05.2018 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

nachricht Weiße Gespenster am Straßenrand - die Pfaffenhütchen-Gespinstmotte
18.05.2018 | Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft

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: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

Tagung »Anlagenbau und -betrieb der Zukunft«

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Wie Immunzellen Bakterien mit Säure töten

18.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics