Artenvielfalt durch Genkopien

Das haben Forscher der Universität Zürich (UZH) nun anhand der Schaumkresse nachgewiesen. Die Wissenschaftler haben die zur Gattung der Schaumkressen gehörende Pflanzenart Arabidopsis kamchatica unter die Lupe genommen. Sie sequenzierten das Genom von 25 verschiedenen Individuen der polyploiden Art aus unterschiedlichen Regionen der Welt sowie 18 verschiedene Individuen der Elternarten, um ihre natürliche genetische Diversität zu untersuchen.

Arabidopsis kamchatica ist vor 65.000 bis 145.000 Jahren durch die natürliche Hybridisierung der zwei Elternarten A. halleri und A. lyrata entstanden. Ihr Genom ist mit 450 Mio. Basenpaaren für eine polyploide Pflanze eher klein, aber sehr komplex. Mithilfe modernster Sequenzierungsmethoden und Bioinformatik-Tools konnten die Forscher die Gensequenzen der einzelnen Pflanzenindividuen bestimmen.

Dank der Menge an genetischer Information ist A. kamchatica besser gerüstet, um sich an neue Bedingungen anzupassen. 'Mit diesen Ergebnissen zeigen wir auf molekulargenetischer Ebene, dass sich Genomduplikationen positiv auf die Anpassungsfähigkeit von Organismen auswirken können', erklärt Pflanzenwissenschaftler Timothy Paape. Die doppelt oder mehrfach vorhandenen Genkopien erlauben es der Pflanze, vorteilhafte Mutationen zu übernehmen und gleichzeitig eine ursprüngliche Kopie wichtiger Gene beizubehalten.

Wie nützlich das doppelte Genom für A. kamchatica ist, zeigt sich an ihrer enormen Verbreitung - sowohl bezogen auf Breitengrade als auch auf Höhenlagen - verglichen mit ihren Elternpflanzen. Ihr Lebensraum reicht von Taiwan, Japan über Fernost-Russland bis hin nach Alaska und in den pazifischen Nordwesten der USA.

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