Aliens der Meere: Tintenfische editieren eigenes Erbgut mittels RNA

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Der Nordamerikanische Kalmar in einer anatomischen Darstellung (Illu.). Copyright: Public Domain

Der Nordamerikanische Kalmar in einer anatomischen Darstellung (Illu.).
Copyright: Public Domain

Woods Hole (USA) – Kraken und Kalmare, kurz Tintenfische, sind für ihre Vielzahl exotischer, ja fast schon fremdartiger Fähigkeiten, Eigenschaften und ungewöhnlich hohe Intelligenz bekannt. Jetzt haben Forscher herausgefunden, dass die Oktopoden sogar ihre Erbinformation der RNA außerhalb des Zellkerns editieren können.

Bei uns Menschen und den meisten anderen Tierarten bleiben die Gene meist bis zu jenem Zeitpunkt unverändert, an dem sie rekombiniert und so an die nächste Generation weitergegeben werden. Gleiches gilt auch für die als mRNA abgekürtzte sogenannte Messenger-RNA oder Boten-RNA, mit deren Hilfe Moleküle im Zellkern unsere DNA auslesen und sie dann aussenden können, um auch dem Rest der Zelle mitzuteilen, welche Proteine für den Zellaufbau benötigt werden. Außerhalb des Zellkerns – so glaubten Wissenschaftler bislang – war eine Veränderung dieser mRNA kaum bis nicht mehr möglich.

Wie das Team um Isabel Vallecillo-Viejo und Joshua Rosenthal vom Eugene Bell Center nun jedoch aktuell im Fachjournal „Nucleic Acid Research“ (DOI: 10.1093/nar/gkaa172) berichtet, sind Tintenfische doch genau dazu in der Lage. Mit dieser Fähigkeit können die Tiere ihr Nervensystem mit einer viel größeren Vielfalt an Proteinen ausrüsten und die Basenabfolge zu der Gene verändern. „Wir können zeigen, dass Tintenfische ihre RNA noch an der Peripherie der Zell modifizieren können“, so die Autoren der Studie.

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Die erstaunliche Beobachtung gelang den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern anhand ihrer Untersuchungen von Nervenzellen des auch als Langflossen-Küstenkalmar bezeichneten  Nordamerikanischen Kalmars (Doryteuthis pealei). Die Studie fand in den Axonen der Nervenzellen zwei Enzyme (ADAR1 und ADAR2), die die Base Adenin in Inosin innerhalb der mRNA umwandeln. Da Inosin der Base Guanin ähnelt, wird der genetische Buchstabe „A“ im Gencode zu „G“ umgeschrieben. Die Enzyme in den Enden der betroffenen Nervenfortsätze haben so zum einen einen anderen Aufbau als in der DNA des Zellkerns, zum anderen besitzen sie nun auch eine andere Struktur als in der sonstigen Zelle.

Ein Exemplar des Nordamerikanischen Kalmars (Doryteuthis pealei). Copyright: Public Domain

Ein Exemplar des Nordamerikanischen Kalmars (Doryteuthis pealei).
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Schon 2015 hatten die Wissenschaftler um Rosenthal festgestellt, dass der gemeine Kalmar im Laufe seiner Entwicklung bereits mehr als 60 Prozent der RNA seines Nervensystem eigenständig verändert hat – wahrscheinlich, um damit seine Hirnphysiologie zu verändern und sich so besser an unterschiedliche Temperaturen im Ozean anzupassen. Danach zeigte sich, dass Kraken ihre Gene für Axonproteine nachträglich editieren, also anpassen können (…GreWi berichtete). Dass dies aber direkt sozusagen vor Ort geschieht, war bislang nicht bekannt.

Auch wenn die Forscher selbst noch nicht genau wissen, warum und zu welchem Nutzen die Tintenfische dies tun, könnte die Fähigkeit also die ungewöhnliche Intelligenz der Tiere erklären, die sie deutlich von anderen Wirbellosen unterscheidet, ja geradezu abhebt: „Die Vorstellung, dass genetische Informationen auf ganz unterschiedliche Weise als bislang bekannt innerhalb der Zelle umgeschrieben werden kann, ist ein ganz neuer Verständnisansatz und erweitert unsere Vorstellungen davon, wie ein einzelner Bauplan genetischer Informationen zu räumlicher Komplexität führen kann“, schreiben die Autoren. „Ein solcher Prozess könnte die Proteinfunktion präzise abstimmen und dabei helfen, spezifische physiologische Anforderungen verschiedener Zellregionen zu erfüllen.“

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Interessant sind die neuen Erkenntnisse deshalb nicht nur für ein tieferes Verständnis der Kopffüßer, deren exotischer Fähigkeiten, Eigenschaften und Intelligenz – die einigen Forschern derart außergewöhnlich erscheinen, dass sie diese schon als „irdische Aliens“ bezeichnen -, sie könnten auch allgemein für die Genetik von Interesse sein.

Während der Eingriff etwa mit Hilfe der Genschere CRISPR durch Veränderungen der DNA im Innern der Zellen zu dauerhaften Veränderungen und damit auch zu potentiellen Schäden im Erbgut führen kann, die dann auch an nächste Generationen weitervererbt werden (können), sei das Editieren der RNA nicht vergleichbar dauerhaft und werde auch nicht vererbt, so die Forscher abschließend.

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Quelle: Eugene Bell Center

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