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Modellrechnungen mit Bakterienzellen zeigen, dass bei der Fortpflanzung ohne Sex die grundlegende Zellmaschinerie stärker abgenutzt wird als bisher angenommen / Veröffentlichung in „Nature Communications“
In Modellrechnungen mit Bakterienzellen konnten Forscher und Forscherinnen am Institut für Biophysik der Uni Köln neue Hinweise finden, warum sich Sex im Laufe der Evolution als besonders vorteilhaft erwies. Denn im Vergleich haben Mutationen bei der Fortpflanzung ohne Geschlechtsverkehr laut der aktuellen Studie deutlich negativere Auswirkungen als bisher bekannt. Professor Dr. Michael Lässig und seine Kolleginnen und Kollegen arbeiten im DFG-geförderten Sonderforschungsbereich „Vorhersagbarkeit der Evolution“ an der Universität zu Köln, der sich mit der Evolution von Bakterien, Viren und Krebszellen beschäftigt. Die Ergebnisse ihrer neuen Studie sind diese Woche in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht worden.
Die Kombination zweier Genome zu einem neuen Individuum durch Sex ist weit verbreitet. Warum sich diese Form der Reproduktion aber so stark durchsetzte, wird in der Biologie noch immer viel diskutiert. In ihrer aktuellen Studie nahmen die Forscher die Physik innerhalb von Bakterienzellen unter die Lupe. Proteine und ihre biochemischen Prozesse bilden die grundlegende Maschinerie, die Zellen zum Leben brauchen. Innerhalb der Zelle transportieren die Proteine andere Moleküle, katalysieren chemische Reaktionen oder erkennen Signalstoffe. Die Forscher berechneten, wie Mutationen in den Genen der Zellen die Teile dieser Maschinerie abnutzen. Es stellte sich heraus, dass der Abnutzungseffekt der Mutationen bei Reproduktion ohne Sex um ein Vielfaches größer war als in bisherigen Modellen der Evolution. „Damit hat Sex einen viel größeren Vorteil. Denn diese Fortpflanzungsform kann die Abnutzungen der Zellen reparieren, indem intakte Gene beider Elternteile kombiniert werden“, sagt Michael Lässig, Physiker und Evolutionsbiologe an der Uni Köln und Hauptautor der Studie.
Neben dem besseren Verständnis der Evolution könnten die aktuellen Forschungsergebnisse in Zukunft auch auf konkrete Anwendungsgebiete übertragen werden. „Krebszellen zum Beispiel entwickeln sich zu Lebzeiten des Menschen, aber sie kombinieren ihr Genom nicht neu. Sie reproduzieren sich also ohne Sex“, sagt Lässig. „Wenn wir diese Vorgänge und damit die Schwächen der Krebszellen in der Reproduktion besser verstehen, kann das letzten Endes dazu beitragen, Krebstherapien zu verbessern.“
Inhaltlicher Kontakt:
Professor Dr. Michael Lässig
Institut für Biophysik
+49 221 470-4309
mlaessig@uni-koeln.de
Presse und Kommunikation:
Jan Voelkel
+49 221 470-2356
j.voelkel@verw.uni-koeln.de
Zur Publikation:
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10413-8
Weitere Informationen:
crc1310.uni-koeln.de
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, Medicine, Physics / astronomy
transregional, national
Research results
German
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