Reparaturwerkstatt für DNA-Schäden

Wissenschaftler untersuchen Mechanismen der sexuellen und asexuellen Fortpflanzung

Wissenschaftler der Universität Göttingen und der University of Kurdistan in Sanandaj, Iran, haben untersucht, welche Schritte der Meiose bei asexueller Fortpflanzung verändert oder übersprungen werden. Ihre Ergebnisse stützen die These, dass es sich bei der Meiose ursprünglich um einen Prozess handelte, der der Reparatur von DNA-Schäden diente.

Schema zur Paarung der homologen Chromosomen (rot und blau) in der ersten Phase der Meiose. An der Kreuzungsstelle können DNA-Reparaturprozesse stattfinden und Rekombinationsvorgänge eingeleitet werden. Uni Göttingen.

Die Meiose ist ein Mechanismus der Zellteilung, bei dem genetische Rekombination stattfindet und die Zahl der Chromosomen halbiert wird. In zwei Teilungsschritten entstehen vier genetisch verschiedene Zellkerne. Der Vorgang ist eins der grundlegendsten Merkmale der sexuellen Fortpflanzung und läuft bei allen Lebewesen mit Zellkern ähnlich ab.

„Die eigentliche evolutionäre Funktion der Meiose ist nach wie vor umstritten, weil es ein relativ aufwändiger, fehleranfälliger und risikoreicher Prozess ist, der für die genetische Konstitution der Nachkommenschaft sowohl positive als auch negative Auswirkungen haben kann“, erläutert Prof. Dr. Elvira Hörandl vom Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Göttingen. „Es ist dadurch immer noch nicht geklärt, warum sexuelle Fortpflanzung in der Natur überhaupt vorherrschend ist.“

Die Wissenschaftler stellten aus der Literatur zusammen, inwieweit bei asexueller Fortpflanzung von Tieren, Pflanzen und Pilzen die einzelnen Teilschritte der Meiose verändert oder stillgelegt werden. Dabei fanden sie heraus, dass letztlich alle asexuellen Fortpflanzungsformen entweder Modifikationen des Meiose-Zyklus darstellen oder die Meiose fakultativ beibehalten. Die Schritte zu Beginn des Zyklus bleiben bei nahezu allen Formen erhalten, während die folgenden Schritte der Meiose durchaus entfallen können. Neueste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass diese ersten Schritte viel eher der Reparatur von DNA-Schäden als der Neuzusammensetzung von Genen dienen könnten, weil nur ein Bruchteil der Prozesse tatsächlich zur Rekombination führt.

„Unsere Ergebnisse unterstützen die Theorie, dass die Meiose ursprünglich ein Prozess zur Reparatur von DNA war, um für die Keimbahnzellen eine besonders gute Qualität des Erbgutes zu garantieren“, so Prof. Hörandl. „Viele Einzelprozesse der Meiose sind allerdings nach wie vor nicht ausreichend untersucht worden. Fortschritte zu diesem Thema sind vor allem von interdisziplinärer Forschung zu erwarten.“

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