Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Researchers Take First Look At The Genetic Dynamics Of Inbreeding Depression

13.03.2009
Researchers have taken a first look at the broad genetic changes that accompany reproductive declines in inbred populations.

Anzeige

Although scientists have known for more than a century that small populations of closely related plants or animals are likely to suffer from low reproductive success, the exact mechanism by which this “inbreeding depression” occurs is still the subject of debate.


The new study, in Conservation Biology, is the first to look at inbreeding depression as it relates to the expression of all of an organism’s genes – to see which are more or less active in inbred populations and what they do.

By mating male and female fruit flies that were genetically identical to one another, researchers at the University of Illinois were able to determine how much the flies’ genetic likeness reduced their reproductive success. They repeated the experiment in six lines of fruit flies that were identical to one another except for the composition of one of their chromosomes; only the genes of chromosome three differed between the lines.

The researchers also crossed the three highest inbred lines to one another, creating outbred lines that could be compared with the inbred ones.

Using oligonucleotide microarrays, which can measure the activity of all of an organism’s genes at once, the researchers were able to see which genes were more or less active (up-regulated or down-regulated) in the inbred versus the outbred lines.

The six inbred lines of fruit flies showed a lot of variation in the degree of inbreeding depression, from 24 to 79 percent when compared with non-inbred flies. The researchers also found that 567 genes in the high inbreeding depression lines were expressed at higher or lower levels than the same genes in the other inbred lines. Only 62 percent of these genes were located on chromosome three (the only chromosome that differed between the lines) indicating that variation in chromosome three had altered gene expression on the other chromosomes.

“These results suggest that a significant amount of inbreeding depression is due to a few key genes that affect the expression of other genes,” said animal biology professor and department head Ken Paige, who led the study.

Of particular note were identical changes in the expression of 46 genes in all three of the high inbreeding depression lines, Paige said, making them of interest for further study.

Genes associated with inbreeding depression could be grouped into three broad categories of function: those involved in metabolism, stress, and defense. This is a surprising finding, Paige said, “because we think of inbreeding as a random process.”

Many metabolic genes were up-regulated in the inbred flies, as were genes that fight pathogens such as bacteria or viruses. A third group of genes was down-regulated. They code for proteins that protect the body from reactive atoms and molecules that can damage cells.

These changes in gene expression are shunting energy away from reproduction and undermining some basic cellular functions, Paige said.

Inbreeding depression is thought to result from a deleterious pattern of inherited genes. In general, an organism with two parents has two versions of every gene – one maternal and one paternal. These different flavors of a gene are called alleles. If the maternal and paternal alleles differ, one of them usually dominates, conferring all of its qualities to the offspring. The other, silenced allele is called “recessive.”

Some alleles are detrimental to health. Most of these are recessive, meaning that they do not cause problems unless the organism inherits two copies of them – one from each parent. When the alleles differ, one (the dominant allele) often masks the deleterious effects of the other.

But the interaction of parental alleles in their offspring can be quite complex. Sometimes an allele causes a disease or disorder even if it is paired with a different allele. Sometimes several genes influence a single trait. And sometimes two different alleles can lead to a higher level of gene activity than occurs in either parent (this last phenomenon is called overdominance).

When closely related individuals mate, their offspring are likely to end up with identical alleles for many traits. Many potentially harmful recessive alleles are no longer masked by dominant alleles, so more genetic disorders arise. Similarly, offspring that inherit two identical alleles for some traits will also lose any advantages once conferred by overdominance.

Biologists have long wondered which of these mechanisms causes the reproductive failures seen in inbred populations. “It’s still being debated,” Paige said.

The new study found that about 75 percent of the reproductive declines seen in the inbred flies could be attributed to the loss of dominant alleles and the subsequent “unmasking” of deleterious alleles. More surprisingly, the data also indicated that 25 percent of the declines were due to the loss of overdominance.

“That means we have two mechanisms ongoing,” Paige said. “One does predominate, but the other may be important, too.”

The fact that a relatively large number of genes are affected by inbreeding is bad news for conservationists hoping to save small populations of plants or animals from extinction, Paige said.

It means that there is no easy fix to the problem of inbred populations. The best approach is to try to preserve and maintain genetic diversity in natural populations well before they begin their slide into an “extinction vortex,” he said.

Co-authors on the study included natural resources and environmental sciences graduate student Julien Ayroles, animal biology professor Kimberly Hughes, animal biology doctoral student Kevin Rowe, animal biology technician Melissa Reedy, animal biology postdoctoral researcher Jenny Drnevich, animal biology professor Carla Cáceres, and animal sciences professor Sandra Rodriguez-Zas, who is also an affiliate of the Institute for Genomic Biology.

Diana Yates | Quelle: University of Illinois
Weitere Informationen: www.illinois.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

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: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp