Neue Mechanismen der Evolution bei Seggen

Jedes Tier und jede Pflanze hat Chromosomen. Diese DNA-Bündel werden von einem zentralen Bereich zusammengehalten und gesteuert, der als Zentromer bezeichnet wird. Einige Pflanzen und Tieren haben einen Zentromer, der sich über die Länge des Chromosoms erstreckt; diese Chromosomen werden als holozentrisch bezeichnet.

Jüngste Erkenntnisse weisen darauf hin, dass holozentrische Chromosomen die Evolution der Arten, in denen sie auftreten, beeinflussen. Das EU-finanzierte Projekt HOLOCHROMEVOL ("Holocentric chromosome evolution and the origins of biodiversity in a hyper-diverse plant lineage") untersucht dieses Phänomen an der in Europa verbreiteten europäischen Seggengattung Carex.

Carex ist eine interessante Gattung: Chromosomenumlagerungen haben zu großen genetischen Unterschieden zwischen den Arten sowie zu einer großen Vielfalt an Linien (über 2.000 Arten) geführt. Die Gattung besitzt holozentrische Chromosomen, sodass ein Einfluss auf die genetische Vielfalt innerhalb der Gattung wahrscheinlich ist.

Das Projekt führte langfristige Zuchtexperimente an Carex durch, sowohl innerhalb der Arten als auch zwischen ihnen. Mehrere Generationen von Nachkommen wurden angebaut, gekreuzt und für die weitere Analyse geerntet.

Mithilfe einer Hochdurchsatz-Gensequenzierung wurden Chromosomenveränderungen evaluiert und die Frage wurde untersucht, wie dieses Phänomen mit Kreuzungen dieser Pflanzen zusammenhängt. Die Forscher fanden heraus, dass die Keimrate sinkt, je mehr Chromosomenumlagerungen vorkommen.

Dies ist der erste Beweis dafür, dass holozentrische Chromosomen die Vermehrung (und somit die Entwicklung) eines Organismus beeinflussen können. HOLOCHROMEVOL entwickelte ein in-vivo-Modell, an dem andere Wissenschaftler die Beziehungen zwischen holozentrischen Chromosomen, Evolution und Artbildung untersuchen können.