Ein mikroskopisch kleines Tier kann seine Chromosomen in Dutzende Stücke zerbrechen lassen, sich trotz dieser Schäden fortpflanzen und seine Nachkommen die Reparaturen fortsetzen lassen.
Dieser Überlebenskünstler heißt Adineta vaga. Es handelt sich um ein bdelloides Rädertier, ein winziges Tier, das unter anderem in Moosen und Flechten lebt. Die Forschenden setzten es hohen Strahlendosen aus, um Brüche in seiner DNA zu verursachen. Anschließend verfolgten sie seine Chromosomen und die seiner Nachkommen.
DNA beim Zerbrechen.
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Die Schäden waren beträchtlich. Bei der höchsten Dosis von 500 Gray schätzen die Wissenschaftler etwa 440 Brüche, die gleichzeitig beide DNA-Stränge betrafen. Ein Chromosom konnte dadurch in 30 bis 50 Fragmente zerfallen. Trotzdem konnten sich die Tiere weiterhin fortpflanzen.
Das Überraschendste geschieht anschließend. Die Chromosomenstücke werden nicht alle vor der Fortpflanzung repariert. Einige gelangen in die Keimzellen und finden sich anschließend bei den Nachkommen wieder. Die Wiederherstellung setzt sich dann über mehrere Generationen hinweg fort, wobei fehlende DNA-Abschnitte nach und nach wiederhergestellt werden können.
Um diese erstaunliche Leistung zu verstehen, muss man sich die besondere Form der Chromosomen des Rädertieres ansehen. Bei vielen Tieren ermöglicht eine bestimmte Region, ein Chromosom während der Zellteilung korrekt zu verteilen. Bei Adineta vaga sind die für diesen Vorgang erforderlichen Elemente über mehrere Regionen verteilt. Selbst ein Fragment kann daher noch das enthalten, was für seine Übertragung auf eine neue Zelle nötig ist.
Anschließend muss die verlorene DNA rekonstruiert werden. Die Chromosomen des Rädertieres treten paarweise auf und ihre Sequenzen ähneln sich stark. Wenn ein Ende gebrochen ist, kann es die entsprechende Region des anderen Chromosoms als Vorlage verwenden. Die Forschenden nannten diesen Mechanismus BIHER. Mehrere Zyklen können erforderlich sein, bevor eine Struktur wiederhergestellt ist, die der ursprünglichen ähnelt.
Diese Fähigkeit könnte auf ein ganz anderes Problem als Strahlung zurückgehen. Bdelloide Rädertierchen überstehen eine nahezu vollständige Austrocknung, wenn ihr Lebensraum austrocknet. So viel Wasser zu verlieren, kann ebenfalls die DNA beschädigen. Eine Fähigkeit, die sich zur Bewältigung dieser Trockenperioden entwickelt hat, könnte daher ihre erstaunliche Widerstandsfähigkeit gegenüber ionisierender Strahlung erklären.
Die Forschenden wollen nun genau bestimmen, welche Moleküle die Fragmente stabilisieren und anschließend reparieren.
Ein weiteres Experiment könnte eine neue Frage beantworten: Was geschieht, wenn die beiden Chromosomen eines Paares genau an derselben Stelle brechen? In diesem Fall steht die normalerweise zur Rekonstruktion der Sequenz verwendete intakte Vorlage nicht mehr zur Verfügung. Fortsetzung folgt ...