Der Kabeljau ist extrem kältetolerant, dabei hilft ihm ein Gefrierschutzprotein. Jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, dass das Gen für dieses Protein ursprünglich aus inhaltsleerer „Junk-DNA“ entstanden ist. Damit könnte ein ganz neuer Mechanismus der Genentwicklung entdeckt sein.
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Fische wie der Kabeljau leben im eiskalten Wasser der Polargebiete. Sie müssen daher auch Temperaturen unter dem Gefrierpunkt schadlos überstehen. Dafür haben sie spezielle Proteine entwickelt, die ein Gefrieren ihrer Körperflüssigkeiten verhindern. Die Proteine lagern sich an gerade entstehende winzige Eiskristalle an und blockieren ihr Wachstum. Die meisten dieser Gefrierschutzproteine haben sich im Laufe der Evolution durch Mutation und natürliche Selektion aus bereits bestehenden Proteinen entwickelt.
Doch jetzt haben Wissenschaftler der Universität von Illinois um Christina Cheng erstmals auch einen anderen Weg der Entwicklung für diese Proteine entdeckt. Denn sie identifizierten eine Region in der „Junk-DNA“ des Fisches als Ursprung für das Gen, das Gefrierschutzprotein erzeugt. Junk-DNA besteht meist aus vielfach wiederholten DNA-Abfolgen, die kein Protein kodieren und bisher als genetisch sinnlos galten. Cheng präsentierte ihre Ergebnisse auf der Jahreshauptversammlung der Society for Experimental Biology in Canterbury.
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„Das scheint eine neuer Mechanismus für die Evolution eines Gen aus nicht-kodierender DNA zu sein“, erklärt Cheng. „3,5 Milliarden Jahre der Entwicklung des Lebens haben viele kodierende Gene hervorgerufen. Konventionelle Denkweisen gingen davon aus, dass neue Gene aus bereits existierenden stammen müssen, denn die Wahrscheinlichkeit, dass eine zufällige DNA-Abfolge irgendwie zu einem funktionierenden Gen wird ist sehr gering wenn nicht sogar gleich null. Doch dieses Gefrierschutzgen im Kabeljau könnte hier eine Ausnahme darstellen, da es aus einer sehr kurzen Sequenz besteht, die nur vier Mal dupliziert werden muss, um richtig zu funktionieren.“
Die Entstehung dieses Gens wurde wahrscheinlich angestoßen durch die im Laufe der Erdgeschichte zunehmende Vereisung der Polarregionen und damit verbunden der sinkenden Temperaturen in der Meeresumgebung des Kabeljaus. Möglicherweise bietet die Entwicklungsgeschichte des Fisches dadurch auch die Chance, den Zeitpunkt der beginnenden Vereisung des Polarmeeres genauer zu bestimmen.
(Society for Experimental Biology, 05.04.2006 – NPO)
