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4.9.2018: Forschung international

Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten

La diversité génétique protège contre les maladies



Ramsy Agha et al.

Nicht der Fitteste überlebt, sondern Vielfalt ist Trumpf: Einem Team von Forschenden ist es gelungen, am Beispiel von Cyanobakterien experimentell nachzuweisen, dass genetische Diversität den Populationen zu einer besseren Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten verhilft.

La survie ne dépend pas que de la bonne forme, la diversité est le meilleur atout : une équipe de chercheurs a réussi à démontrer dans un cadre expérimental avec des cyanobactéries, que la diversité génétique aide les populations à devenir plus résistantes aux maladies.


Warum sind Tier- und Pflanzenarten auf der ganzen Welt auch innerhalb einer Spezies mit einem uneinheitlichen Erbgut ausgestattet, obwohl sich doch eigentlich der «fitteste» Genpool durchsetzen müsste? Eine gängige Theorie in der Evolutionsbiologie besagt, dass sie so besser auf Veränderungen in ihrer Umwelt, wie etwa das Auftreten einer Krankheit, reagieren können. Diese Theorie experimentell zu beweisen, ist jedoch nicht ganz einfach: Bei den meisten Tier- und Pflanzenarten lässt sich kaum beobachten, wie evolutionäre Entwicklungen ihren Lauf nehmen – die Generationszyklen sind dafür einfach zu lang.
Ein Forscherteam hat nun die Evolution der parasitären Pilzart Rhizophydium megarrhizum untersucht. Dieser Pilz befällt die in vielen Gewässern verbreitete Cyanobakterienart Planktothrix. Das Team setzte den Parasiten Wirtspopulationen mit genetisch identischen Individuen sowie Wirtspopulationen mit genetisch unterschiedlichen Individuen aus. Die Forschenden beobachteten die Versuchsanordnungen über insgesamt 200 Tage; in diesem Zeitraum vermehrten sich die Pilze rund 200 Mal (oder „brachten die Pilze rund 200 Generationen hervor“).
Während die Forschenden die Anpassung von Rhizophydium megarrhizum zuliessen, hielten sie die Wirtspopulationen in evolutionärem Stillstand. Es konnte beobachtet werden, dass sich die Pilze sehr schnell, also innerhalb von nur drei Monaten, an die Wirte mit genetisch gleichartiger Ausstattung anpassen. Diese Anpassung zeigt sich darin, dass es die Parasiten schneller schafften, sich an die Wirte anzuheften und deren Abwehrmechanismen zu überwinden, und sich so rascher vermehren konnten.
Wiesen die Cyanobakterien allerdings ein uneinheitliches Erbgut auf, traten diese Effekte nicht ein. Dem Parasiten gelang die Anpassung nicht, der Krankheitszustand blieb stabil. Die genetische Diversität bei Cyanobakterien verlangsamt offensichtlich die Anpassung der Parasiten und erhöht die Widerstandsfähigkeit der Bakterien gegen Krankheiten.
Die Ergebnisse sind generell bedeutsam für die Ökosystemforschung, denn sie helfen zu erklären, warum eine hohe Diversität in Populationen für deren Erhalt wertvoll sein könnte. Als nächstes wollen die Forschenden untersuchen, welche Auswirkungen es hat, wenn sich nicht nur der Parasit, sondern auch die Wirtspopulation an veränderte Bedingungen anpassen darf. Die ForscherInnen erhoffen sich weitere Erkenntnisse darüber, wie Krankheit – gemeinhin als negatives Phänomen wahrgenommen – ein wichtiger natürlicher Prozess ist, der biologische Vielfalt fördert und erhält.

Quelle: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei


Keywords:
Genetische Vielfalt, Genpool, Evolution, Krankheiten, Anpassung

Art der Publikation:
Fachpublikation

Literatur:
Agha R., Gross A., Rohrlack T. and Wolinska J. (2018): Adaptation of a Chytrid Parasite to Its Cyanobacterial Host Is Hampered by Host Intraspecific Diversity. Front. Microbiol. 9, 921. doi: 10.3389/fmicb.2018.00921
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2018.00921/full

Kontaktadresse:
Dr. Ramsy Agha, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), Abteilung 2 Ökosystemforschung, Arbeitsgruppe Evolutionsökologie von Krankheiten, Müggelseedamm 310, D-12587 Berlin

agha@igb-berlin.de


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