Müll-DNA verhindert erfolgreiche artenübergreifende Fortpflanzung

Vermeintlicher «Müll» im Erbgut sorgt dafür, dass unterschiedliche Arten keine lebensfähigen Nachkommen hervorbringen können. Das zeigt eine im Fachmagazin «Molecular Biology and Evolution» erschienene Studie mit Fruchtfliegen.

Bei den untersuchten, von einigen Forschenden für genetischen Müll gehaltenen Abschnitte handelt es sich um sogenannte Satelliten-DNA. Diese trägt keinen Bauplan für Proteine. Der an der ETH Zürich tätige Assistenzprofessor, Madhav Jagannathan, und seine frühere Betreuerin Yukiko Yamashita vom US-amerikanischen Whitehead Institute am Massachusetts Institute of Technology (MIT) wiesen in früheren Arbeiten nach, dass diese Abschnitte allerdings helfen, die Chromosomen im Zellkern zusammenzuhalten.

«Wenn man das Schimpansen-Genom mit dem menschlichen Genom vergleicht, sind die proteinkodierenden Regionen zu 98 bis 99 Prozent identisch», liess sich Yamashita in einer Mitteilung der ETH Zürich zitieren. Aber die Junk-DNA - also die vermeintlichen Müll-Abschnitte im Erbgut - der beiden Arten unterscheide sich stark. Nun berichten die Forschenden, dass die Satelliten-DNA eine wichtige Rolle dabei spielt, ob sich unterschiedliche Arten nicht erfolgreich kreuzen können.

Das Team führte Versuche mit den verwandten Fliegen Drosophila melanogaster und Drosophila simulans durch. Zwar besitzen die Insekten unterschiedliche Satelliten-DNA-Sequenzen, sie können sich aber paaren. Doch der Nachwuchs stirbt oder ist steril.

Indem Jagannathan und Yamashita das Gewebe der Nachkommen analysierten, fanden sie heraus, was die Fliegen sterben liess: Die Chromosomen lagen verstreut und nicht im Kern gebündelt vor. Veränderten sie die Elternfliegen genetisch, kam gesunder Nachwuchs hervor.

Somit lege die Studie einen zellulären Mechanismus der reproduktiven Inkompatibilität von Hybriden offen, schreiben die Forschenden.