Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Gene über die Evolution verraten

06.05.2011
Genetiker der Universität Jena entschlüsseln mit internationalem Team Erbgut von Bärlappgewächsen

Sie sind meist nur wenige Zentimeter große, unscheinbare, krautige Pflanzen und bilden noch nicht einmal Blüten. Sofern sie sich in freier Natur überhaupt entdecken lassen, werden wohl die wenigsten Laien den sogenannten Bärlappgewächsen etwas abgewinnen können.

Für Wissenschaftler, wie Prof. Dr. Günter Theißen von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, sind sie jedoch von immensem Interesse: „Bärlappgewächse stellen die ursprünglichsten Gefäßpflanzen dar“, erläutert der Inhaber des Lehrstuhls für Genetik. „Aus ihren Genen lässt sich daher viel über die stammesgeschichtliche Entwicklung der Landpflanzen ablesen.“ Dass das jetzt erstmals möglich ist, daran haben der Jenaer Genetiker und seine Doktorandin Lydia Gramzow entscheidenden Anteil: Sie sind Teil eines internationalen Forscherteams, das soeben das komplette Genom des ersten Vertreters der Bärlappgewächse sequenziert und seine Gene analysiert hat. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichen die Wissenschaftler heute (5. Mai) im Fachmagazin „Science“.

Selaginella moellendorffii gehört zu den mehr als Eintausend heute noch lebenden Arten von Bärlappgewächsen und dient den Forschern als Modellorganismus. Die Bärlappgewächse sind vor über 400 Millionen Jahren entstanden. Sie dominierten während des Karbon – vor rund 300 Millionen Jahren – als oft mehr als 30 Meter hohe Siegel- und Schuppenbäume zusammen mit Schachtelhalmen die Sumpfwälder der nördlichen Hemisphäre, aus denen später die Steinkohle entstand. „Stammesgeschichtlich sind sie das Bindeglied zwischen den ursprünglicheren Moosen und den höher entwickelten Farnen und Samenpflanzen“, erläutert Prof. Theißen. An ihnen lasse sich ablesen, welche evolutionären Innovationen es den Pflanzen ermöglicht haben, an Land nicht nur zu überleben, sondern sich dort weiterzuentwickeln.

Zu den Neuheiten, die bei den Bärlappgewächsen erstmals auftauchen, gehört die Ausbildung von verholzten Gefäßen, in denen Wasser und Nährstoffe transportiert werden. „Außerdem finden wir bei diesen Vertretern erstmals Sprossachsen und gut entwickelte Blätter“, erläutert Bioinformatikerin Lydia Gramzow. Dank der jetzt vorliegenden vollständigen Erbgutsequenz konnten die Forscher nun das erste Mal gezielt nach bestimmten Genen in Selaginella suchen. „Durch den Vergleich mit dem Genom anderer Landpflanzen können wir nun erkennen, wann bestimmte Gene im Verlaufe der Evolution entstanden sind“, so die Jenaer Nachwuchswissenschaftlerin. „Es zeigte sich beispielsweise, dass die Eroberung des Landes – der Übergang von den Grünalgen zu den Moosen – von einer wesentlich umfangreicheren Entstehung neuer Gene begleitet war, als die Entstehung der Gefäßpflanzen beim Übergang von den Moosen zu den Bärlappen. Die Entstehung der Samenpflanzen erforderte dann wieder mehr neue Gene“, macht Lydia Gramzow deutlich.

Innerhalb des über 100-köpfigen Autorenteams aus Amerika, Europa, Australien und Asien haben die Jenaer Genetiker das Selaginella-Genom gezielt nach Gengruppen durchforstet, die bei höheren Pflanzen die Blütenentwicklung steuern. Dabei haben sie allerdings nur entfernte Verwandte dieser Gene gefunden. „Ein Ergebnis, das wir erwartet haben“, resümiert Prof. Theißen, der sich in seiner Forschung auf Gene der Blütenentwicklung spezialisiert hat. Nahe Verwandte dieser Gene sind in der Evolution offenbar erst nach der Entstehung der Bärlappgewächse aufgetaucht – parallel zur Entstehung des Samens bei Samenpflanzen. Doch zu diesem Zeitpunkt hatte sich die Linie, die zu den heute lebenden Samenpflanzen führt, bereits von den Bärlappgewächsen getrennt. „Das ist möglicherweise einer der Gründe, warum Bärlappgewächse bestimmte Innovationen nicht ausbilden konnten und daher im Verlauf der Evolution von den Samenpflanzen aus den meisten Lebensräumen verdrängt worden sind“, fügt Prof. Theißen hinzu.

Original-Publikation:
Banks J. A. et al.: The compact Selaginella genome identifies changes in gene content associated with the evolution of vascular plants. Science Express v. 5.5.2011
Kontakt:
Prof. Dr. Günter Theißen, Lydia Gramzow
Lehrstuhl für Genetik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Philosophenweg 12, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949550
E-Mail: guenter.theissen[at]uni-jena.de, lydia.gramzow[at]uni-jena.de

Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften