🧬 Dieser Organismus verändert sein Aussehen völlig, ohne seine DNA zu ändern

Essenziell für das Leben auf der Erde produzieren marine Mikroalgen einen großen Teil des Sauerstoffs, den wir atmen, binden Kohlenstoff und bilden die Grundlage der ozeanischen Nahrungsketten. Aber wie haben sich diese Organismen entwickelt? Ein Team des Instituts für integrative Biologie und Systeme der Université Laval hat den neuartigen Lebenszyklus von Pseudoscourfieldia marina beleuchtet, einer alten Grünalgenlinie, die eine zentrale Stellung in der Evolutionsgeschichte einnimmt.


Seit Jahrzehnten beobachteten Biologen zwei Formen von P. marina, die lange als zwei verschiedene Arten angesehen wurden: eine kugelförmige Form ohne Geißeln und eine begeißelte, längliche Form, die mit kleinen Schuppen bedeckt ist. Die in der Zeitschrift Communications Biology veröffentlichte Studie zeigt jedoch, dass es sich um ein und dieselbe Art mit einem erstaunlich komplexen Lebenszyklus handelt.

Um zu dieser Entdeckung zu gelangen, verglichen die Wissenschaftler die DNA dieser beiden Formen. Obwohl ihre DNA-Sequenzen nahezu identisch sind, aktivieren sie nicht die gleichen Gene. Mit anderen Worten, die Mikroalge kann ihr Aussehen und ihre Funktionsweise radikal ändern, ohne ihre DNA zu verändern. Bei der begeißelten Form beispielsweise hat das Team die Gesamtheit der Gene aufgezeigt, die für die Herstellung der feinen Schuppen benötigt werden, die die Zelloberfläche bedecken.


Das Forschungsteam zeigte auch, dass die kugelförmige Form diploid ist, d.h. sie besitzt zwei Kopien jedes Chromosoms, während die begeißelte Form haploid ist, also nur eine Kopie besitzt. Dieser Wechsel deutet darauf hin, dass P. marina einen Lebenszyklus hat, in dem die haploiden und diploiden Stadien in unterschiedlichen Formen nebeneinander existieren. "Diese Art von Zyklus findet man normalerweise bei Landpflanzen und einigen mehrzelligen Algen, aber selten bei einem so einfachen Organismus wie einer einzelligen Mikroalge", berichtet Claude Lemieux, Professor an der Fakultät für Naturwissenschaften und Ingenieurwesen, der die Studie leitete.

Die Wissenschaftler haben auch zwei sogenannte "außergewöhnliche" Chromosomen identifiziert, die sich stark vom Rest des Genoms unterscheiden und möglicherweise eine Rolle bei der Abwehr von Viren spielen. Diese könnten daher an der ökologischen Anpassung der Art beteiligt sein.

Laut Professor Lemieux ebnet diese Studie den Weg für neue Forschungen zur Evolution der Mikroalgen, die die Grundlage der ozeanischen Ökosysteme bilden, und zu den Mechanismen der Anpassung an die Meeresumwelt im Zusammenhang mit Umweltbelastungen.