Bakterien übertragen Erinnerungen zwischen Generationen

Eine einfache Veränderung in einer bakteriellen Zelle könnte ganze Generationen beeinflussen. Wie gelingt es einem so kleinen Organismus, eine dauerhafte Spur eines flüchtigen Ereignisses zu bewahren?

Die bakterielle Biologie beschränkt sich nicht nur auf die Informationen, die in der DNA enthalten sind. Jüngste Entdeckungen zeigen, dass nicht-genetische Erinnerungen an die Nachkommenschaft weitergegeben werden können.


Laut einer Studie, die von Forschern der Northwestern University und der Texas-Southwestern University durchgeführt wurde, sind einige Bakterien in der Lage, sich an vorübergehende Veränderungen zu erinnern und diese an ihre Nachkommen weiterzugeben. Dieses Phänomen, das die DNA nicht verändert, könnte den Weg für revolutionäre medizinische Anwendungen ebnen.

Für die Forscher werden diese Erinnerungen in den Genregulationsnetzwerken gespeichert, interne Kommunikationskreisläufe zwischen den Genen selbst. Durch die vorübergehende Deaktivierung eines Gens bei Escherichia coli, einem gut untersuchten Modell, beobachtete das Team, dass diese Störung dauerhafte Veränderungen hervorrufen konnte, die über mehrere Generationen vererbt wurden.

Diese Veränderungen sind vergleichbar mit Echos, die von einem Gen zum anderen widerhallen, selbst nach der Wiederaktivierung des ursprünglichen Gens. Dieses Phänomen, das das Team als "selbsterhaltendes Netzwerk" bezeichnet, widersteht äußeren Einflüssen, sobald es ausgelöst wurde.

Die Studie eröffnet faszinierende Perspektiven im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen. Durch subtile Veränderungen der pathogenen Bakterien könnte man deren Nachkommen über mehrere Generationen empfindlicher gegenüber Behandlungen machen.

Die Forscher planen nun, diese Ergebnisse im Labor zu validieren, indem sie Werkzeuge wie CRISPR einsetzen, um bestimmte Gene vorübergehend zu deaktivieren. Sollten die Ergebnisse bestätigt werden, könnten sie unser Verständnis des nicht-genetischen Erbes bei Lebewesen revolutionieren.

Obwohl sich diese Forschung auf E. coli konzentriert, könnten auch andere Organismen diese Fähigkeit besitzen, nicht-genetische Erinnerungen weiterzugeben. Sollte sich dieses Phänomen bestätigen, könnte es viele Gewissheiten im Bereich der Biologie in Frage stellen.

Was ist ein Genregulationsnetzwerk?

Ein Genregulationsnetzwerk ist ein komplexes System, durch das Gene interagieren, um die Genexpression zu steuern. Im Gegensatz zu einer festen DNA-Sequenz ist dieses Netzwerk dynamisch und kann durch verschiedene Umweltfaktoren verändert werden.

Gene arbeiten nicht isoliert, sondern bilden Schaltkreise, in denen die Aktivität eines Gens die der anderen beeinflussen kann, was eine feine und adaptive Regulierung der Zellfunktionen ermöglicht.

Wie beeinflussen vorübergehende Störungen die Genregulationsnetzwerke?

Wenn vorübergehende Störungen, wie die Deaktivierung eines Gens, in eine Zelle eingeführt werden, können sie Veränderungen im Genregulationsnetzwerk hervorrufen.

Diese Veränderungen sind nicht einfach reversibel; sie können Kettenreaktionen auslösen, die das Netzwerk dauerhaft verändern. Einmal reaktiviert, kann das ursprüngliche Gen bereits einen Regulationsprozess eingeleitet haben, der fortbesteht und zukünftige Generationen beeinflusst, ohne die DNA direkt zu verändern.

Dieses Phänomen ermöglicht es, zu verstehen, wie nicht-genetische Merkmale an die Nachkommenschaft weitergegeben werden können.