Wissenschaftler der Universität Berkeley und der Firma Celera verkündeten im Februar dieses Jahres dass das Genom der Fruchtfliege, also die Gesamtheit ihrer Erbinformationen, entschlüsselt ist. Damit fand ein bereits vor 80 Jahren begonnenes Forschungsprojekt seinen erfolgreichen Abschluss. Auch nach der Entschlüsselung des menschlichen Genoms kann die Wissenschaft viel aus der Erforschung des Fliegengenoms lernen.
Denn die Entschlüsselung der Buchstabenfolge eines Genoms ist erst der erste Schritt, um einen Organismus zu erforschen. Der nächste Schritt, die Einteilung in einzelne Gene und die Kenntnis ihrer Funktion wird noch ein hartes Stück Arbeit für die Forscher sein.
Hier könnte die kleine Fliege den Wissenschaftlern helfen. Ihr Genom ist mit etwa 12.000-15.000 Genen wesentlich kleiner als das des Menschen, das von Experten auf circa 100.000 Gene geschätzt wird.
Die Fruchtfliege ist nicht nur ein komplexer Organismus, an dem sich Regelprozesse gut studieren lassen, sie ist auch hervorragend geeignet als Modell für viele Erkrankungen des Menschen. Das menschliche Genom und das der Fruchtfliege weisen überraschende Ähnlichkeit auf – mindestens 60 Prozent der Gene von “Drosophila melanogaster”, so der lateinische Name der Fruchtfliege, haben eine Parallele im Erbgut des Menschen. Bei den im Menschen für Krebs verantwortlichen Gene liegt die Quote sogar bei 67 Prozent.
Da Drosophila aber nur eine kurze Lebensspanne von 50-60 Tagen hat, ist die kleine Fliege ein ideales Modellobjekt, um die Funktion einzelner Gene im Verlauf des Alterungsprozesses zu untersuchen oder die Wirksamkeit von Arzneimitteln zu erproben.
Die Ähnlichkeiten von Fruchtfliege und Mensch sind weitreichend
Die biologische Grundausstattung (das “Core Proteome”) ist in beiden Organismen die gleiche. Gerald M. Rubin, der Leiter des Berkely Drosophila Genome Projekts erläutert: “Ungefähr 60 Prozent der Gene sind zwischen der Fliege und dem Menschen erhalten geblieben.” Anstatt Gene zweimal zu erfinden werden Kopien in leicht veränderten Formen benutzt. “Menschen haben vier Gene wo die Fliege nur ein einziges hat, aber wenn man sich das “Core Proteome” – die Grundausstattung an Informationen – ansieht, sind sie gar nicht so unterschiedlich. Die Fliege besitzt Fähigkeit zum Lernen, hat ein Gehirn und besitzt gewisse Verhaltensmuster. Sie sind nur nicht so komplex wie die des Menschen.”
Er bevorzugt den Vergleich von Supercomputern und Personalcomputern. “Es ist eine Frage der Organisation. Die Teile sind im Grunde genommen die gleichen.”
Entwicklung und Alterungsprozess zeigen viele Gemeinsamkeiten
Sowohl Drosophila als auch Mensch besitzen sogenannte “Homeobox”-Gene, zuständig für die Vorder- und Hintereseite des Köpers. Mutationen dieser Gene führen oft zu vorhersagbaren Anomalien. Außerdem besitzen Fliegen ebenso wie der Mensch Gene für die “Apotose”, allgemein bekannt als “Selbstmord” von Zellen. Eine gewisse Aktivität dieser Gene ist normal und lebensnotwendig, Mutationen können jedoch wie im Fall des “Methuselah” Gens zu einer längeren Lebensdauer und Stressverträglichkeit, aber auch zu Krebserkrankungen führen. Auch Fliegen sind anfällig für Krebs – zwei Drittel aller Gene, die beim Menschen mit Krebs in Verbindung gebracht werden, haben verwandte Gene in der Fruchtfliege.
Bei Erkrankungen des Nervensystems ist Drosophila ein gutes Modell
Um der Funktionsweise des Gehirn auf die Spur zu kommen ist es essentiell die Funktion der Neurotransmitter zu verstehen – dies sind die Substanzen die Impulse zwischen den Zellen vermitteln. Schon heute sind Antidepressiva wie Zoloft oder Prozac auf dem Markt, die den Neurotransmitter Serotonin, verantwortlich für psychisches Wohlbefinden, beeinflussen. Auch Drosophila benutzt diese Substanz um Informationen weiterzuleiten.
Die genetische Ähnlichkeit zwischen Fliege und Menschen in Bezug auf Nervenkrankheiten wie Alzheimer und Parkinson ist erstaunlich. Mensch und Fliege besitzen ähnliche Syptome bei Parkinson – Zittern und Koordinationsprobleme. Sie besitzt ebenso wie der Mensch ein Gen für das Protein Amyloid, aus dem sich im Gehirn von Alzeheimerpatienten die sogenannten Plaques bilden, die für diese Krankheit charakteristisch sind.
Auch für andere Krankheiten des Nervensystems lassen sich bei Drosophila Parallelen finden. Zum Beispiel für die “Tay Sachs”-Krankheit, die das Nervernsystem von Kindern schon in den ersten Lebensjahren zerstört.
Mel B. Feany und Welcome W. Bender von der Harvard Medical School haben Versuche an der Fruchtfliege über den Zusammenhang des “alpha-synuclein” Gens mit der Alzheimer-Krankheit durchgeführt und ihre Folgerungen klingen vielversprechend. “Fliegen mit diesem Gen zeigen Symptome die nicht nur denen beim Menschen sehr ähnlich sind – sie sind sogar ähnlicher als im bisherigen Modellsystem für Parkinson, der Maus. Wenn diese Beobachtung sich bestätigt, könnten Fliegen ein ideales Testmodell werden um neue Anti-Parkinson Therapien schnell und effektiv zu testen.”
Andreas Bender
