Die Übertragung von Erbanlagen von einer Spezies auf eine andere wird meist mit der Gentechnik in Verbindung gebracht. Doch dieser Prozess findet auch natürlicherweise statt. Bei Mikroben kommt es sogar sehr häufig zu diesem sogenannten horizontalen Gentransfer. Auf diese Weise vermitteln sich unterschiedliche Bakterienarten beispielsweise Antibiotikaresistenzen. Übertragungen von genetischer Information von Mikroben oder anderen Organismen auf Tiere sind hingegen extrem selten. Sie kamen aber im Lauf der Entwicklungsgeschichte vor, wie Studien bereits belegen: So haben Forscher auch schon Gene im Erbgut von Insekten identifiziert, die ihren Merkmalen zufolge ursprünglich aus Mikroben oder Pflanzen stammten. Doch das Ausmaß und die Bedeutung des horizontalen Gentransfers in der Entwicklungsgeschichte der Insekten ist noch unbekannt.
Angeeigneten Genen auf der Spur
Mit diesem Forschungsthema hat sich nun das Team um Xing-Xing Shen von der chinesischen Zhejiang Universität in Hangzhou befasst. “Da mittlerweile viele hochwertige Insektengenome für Analysen zur Verfügung stehen, dachten wir, dass jetzt ein guter Zeitpunkt ist, um systematisch zu untersuchen, wie verbreitet Spuren horizontalen Gentransfers bei Insekten sind”, sagt Shen. Im Rahmen der Studie analysierten er und seine Kollegen 218 Genome von Insekten aus besonders artenreichen Gruppen. Anhand bestimmter genetischer Merkmale konnten sie die „fremdartigen“ Gene in deren Erbgut aufspüren, sowie Hinweise darauf gewinnen, wann und von welchen Lebewesen sie einst übertragen wurden.
“Überall, wo wir hinsahen, fanden wir die Spuren von horizontalem Gentransfer”, berichtet Shen. Insgesamt stießen die Wissenschaftler in den untersuchten Genomen auf 1410 Gene, die einst von nicht-tierischen Spendern in die Insektengenome gelangt sind. Die meisten konnten sie anhand der genetischen Merkmale auf Bakterien zurückführen. Einige der nicht für Insekten typischen Gene stammten aber auch von Pilzen, Vieren und Pflanzen. Besonders viele fremde Erbanlagen haben sich dabei die Insekten aus der Gruppe der Schmetterling (Lepidoptera) im Lauf ihrer Entwicklungsgeschichte aneignet, berichten die Wissenschaftler.
Fremdgene mit Bedeutung
Es liegt nahe, dass die genetischen Übertragungen den Empfängern teils große Vorteile vermitteln konnten, indem sie ihnen schlagartig neue Merkmale verschafften. Unter anderem könnten das Immunsystem, der Stoffwechsel, die Fruchtbarkeit und die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Umweltfaktoren profitiert haben. Im Rahmen der Studie gingen die Forscher auch exemplarisch der Funktion eines der identifizierten Gene nach: Es handelte sich um das recht weit verbreitete Fremdgen LOC105383139, von dem es bisher keinen Hinweis auf seine Funktion gab. Den genetischen Merkmalen zufolge stammte es von einem Spender aus der Bakteriengattung Listeria. Es findet sich heute im Erbgut von fast allen Schmetterlingen und Nachtfaltern wieder. Das bedeutet: Dieses Gen ist seit einem horizontalen Transfer auf den gemeinsamen Vorfahren der Motten und Schmetterlinge vor mehr als 300 Millionen Jahren im Genom erhalten geblieben, erklären die Forscher.
