Eine scheinbar gewöhnliche Süßwasserschnecke aus Neuseeland überrascht Wissenschaftler mit ihren zusätzlichen Chromosomen und bietet einen seltenen Einblick in die Entwicklung der Arten. Forscher der University of Iowa haben herausgefunden, dass diese Schnecke kürzlich ihren gesamten genetischen Bauplan dupliziert hat – ein Phänomen namens Polyploidie – und so Aufschluss darüber gibt, wie große Evolutionssprünge bei Tieren stattfinden könnten.
Dieser ungewöhnliche Fund wurde in der Fachzeitschrift Genome Biology and Evolution veröffentlicht. Was macht diese Schnecke so besonders? Im Gegensatz zu den meisten Tieren, einschließlich des Menschen, die zwei vollständige Chromosomensätze (Diploide) besitzen, verfügt diese Art über mehrere Kopien ihres genetischen Materials.
Das Team entschied sich für die Untersuchung dieser speziellen Schnecke, da sie sich sowohl sexuell als auch ungeschlechtlich fortpflanzen kann. Diese duale Fortpflanzungsstrategie ist häufig mit Polyploidie verbunden, da die asexuelle Fortpflanzung es den Weibchen erleichtert, beim Klonen von Nachkommen zusätzliche Chromosomen weiterzugeben. Lange Zeit rätselten Biologen darüber, ob diese zusätzlichen Chromosomen Arten im Laufe der Zeit helfen oder behindern.
Um dieses Rätsel zu lösen, setzten die Forscher das Genom der Schnecke sorgfältig zusammen, indem sie etwa 20.000 Gene von 30 Individuen derselben Abstammungslinie analysierten. Stellen Sie sich vor, Sie lösen ein komplexes Puzzle, bei dem alle Teile fast identisch sind – das ist die Herausforderung, vor der sie standen! Ihre Rekonstruktion ergab, dass es bei dieser Schneckenart vor etwa 1 bis 2 Millionen Jahren zu einer Vervielfältigung des gesamten Genoms kam.
„Typischerweise wird das Vorhandensein von mehr als zwei Genomkopien als Anomalie angesehen“, erklärt Kyle McElroy, Co-Autor der Studie. Heute ist er Postdoktorand an der Iowa State University und schloss 2019 seine Promotion an der University of Iowa ab. „Aber es scheint, dass Organismen oft versuchen, diese Regel im Laufe der Zeit zu korrigieren, wenn diese Regel gebrochen wird.“ Der genaue Grund, warum zwei Kopien des Genoms die vorherrschende Norm zu sein scheinen, bleibt unklar.
Interessanterweise ist diese Schnecke noch nicht vollständig in einen diploiden Zustand zurückgekehrt. Es befindet sich immer noch im Übergang, wobei einige Gene mehrere Kopien behalten, während andere nur noch zwei Kopien haben. Dieses Zwischenstadium ist bei Tieren außergewöhnlich selten und bietet Wissenschaftlern einen einzigartigen Einblick in einen evolutionären Wendepunkt.
Diese Entdeckung wirft neue Fragen zu den Auslösern der Duplikation des gesamten Genoms und ihrer Rolle bei der Schaffung neuer Merkmale auf. „Ereignisse wie dieses könnten evolutionäre Meilensteine markieren, indem sie das genetische Rohmaterial für bahnbrechende Innovationen liefern“, schlägt Maurine Neiman vor, leitende Autorin der Studie und Professorin am Fachbereich Biologie der University of Iowa.
Die ungewöhnliche genetische Ausstattung der Schnecke offenbart einen fortlaufenden Evolutionsprozess, der sich direkt vor unseren Augen abspielt, und unterstreicht die Komplexität und Dynamik der Lebensreise auf der Erde.
