Fruchtfliegen schaffen Hitzeanpassung auf vielen genetischen Wegen

Wien (APA) - Wie flexibel genetische Anpassung ablaufen kann, zeigte ein Forschungsteam der Veterinärmedizinische Universität (Vetmed) Wien im Rahmen einer neuen Studie im Fachblatt „PLoS Biology“. Auf überraschend unterschiedlichen genetischen Wegen schafften es verschiedene Populationen von Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster), ihren Stoffwechsel an eine ungewohnt heiße Umwelt anzupassen.

Die Frage, wie sich Organismen auf wärmere Temperaturen einstellen, wird angesichts des fortschreitenden Klimawandels stark diskutiert. Dass solche Prozesse mitunter auch recht rasch, sprich über relativ wenige Generation hinweg ablaufen können, haben Wissenschafter in den vergangenen Jahren herausgefunden.

Für ihre nunmehrige Untersuchung setzte das Team um Christian Schlötterer vom Institut für Populationsgenetik der Vetmed im Labor zehn Populationen von Fruchtfliegen über 60 Generationen hinweg einer ungewohnt hohen Temperatur von 28 Grad Celsius aus, wie der Forscher im Gespräch mit der APA erklärte. Mittels moderner Methoden der Gensequenzierung wurden dann die Erbgut-Veränderungen in den verschiedenen Populationen über die Zeit hinweg mitverfolgt.

Während Schlötterer und Kollegen in einer Untersuchung im vergangenen Jahr im Fachjournal „Genome Biology“ mit einem etwas anderem Aufbau noch herausfanden, dass unter diesen Bedingungen für die Anpassung Varianten von lediglich zwei Genen verantwortlich waren, zeigte sich nun „etwas völlig anderes“. Worin die unterschiedlichen Ergebnisse begründet sind, sei zwar noch nicht klar, beide Befunde lassen aber manche Annahmen über den Ablauf der Evolution in neuem Licht erscheinen.

„Das wirklich Faszinierende daran ist, dass wir nun auf einmal feststellen, dass es sehr viele verschiedene Genorte gibt, die zu der Veränderung beitragen. In jeder Population ist dafür aber eine andere genetische Kombination verantwortlich“, sagte Schlötterer. Obwohl mit der höheren Temperatur der gleiche Selektionsdruck auf allen Populationen lastete, veränderte sich das Erbgut an verschiedenen Stellen, um am Ende wiederum zum gleichen Ergebnis zu kommen: Im Stoffwechsel, bei der Fortpflanzung oder bei der Atmung „machen sie alle wieder das gleiche“.

Diese Ergebnisse geben laut Schlötterer neue Einblicke in ein „altes Rätsel“ der Evolutionsbiologie, die zumeist davon ausgeht, dass Anpassung ein komplexer Vorgang ist, an dem viele Gene beteiligt sind. „Wir können zeigen, dass es wirklich eine komplexe Anpassung ist. Es gibt aber viele Möglichkeiten, um bei diesem Ziel anzukommen. Außerdem gibt es viel mehr Möglichkeiten als in einer einzelnen Population realisiert werden“, so der Wissenschafter, der in diesem Zusammenhang von „genetischer Redundanz“ spricht. Dass das Erbgut eben derart viele verschiedene Möglichkeiten zur Veränderung in sich trägt, mache die erfolgreiche und schnelle Anpassung an Veränderungen erst möglich.

(S E R V I C E - Die aktuelle Studie in „PLoS Biology“: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000128, die Arbeit aus dem Jahr 2018 in „Genome Biology“: https://doi.org/10.1186/s13059-018-1503-4)