Dank den eukaryotischen Zellen ging es bei der Evolution vorwärts
Forschende der Universität Zürich konnten das Geheimnis komplexer Lebewesen entschlüsseln. Eine Schlüsselrolle spielten dabei die eukaryotischen Zellen.
Das Geheimnis der Entstehung komplexer Lebewesen haben Forschende der Universität entschlüsseln können. Eine Schlüsselrolle spielten dabei die ersten eukaryotischen Zellen. Diese besassen einen Kern, der Erbinformationen umschloss.
Die Zellen wurden zunehmend komplexer, schlossen sich zu Kolonien zusammen und spezialisierten sich, wie es im Newsletter der Universität Zürich vom Mittwoch hiess. Das Team des Evolutionsbiologen Jordi Bascompte an der Universität Zürich fand heraus, dass sich dann eine Vielfalt unterschiedlichster Lebewesen entwickelte, von Fadenwürmern über Dinosaurier, Insekten bis zu den heutigen Säugetieren.
Der Übergang von den simplen prokaryotischen Zelle von Bakterien und Archeen zu den eukaryotischen Zellen sei wohl der wichtigste Schritt in der Geschichte des Lebens auf der Erde gewesen, heisst es. Einzig dadurch konnten mehrzellige Organismen wie Pflanzen und Tiere entstehen.
Die Forschenden gingen dann der Frage nach, wie dieser evolutionäre Sprung von der bakteriellen zur eukaryotischen Zelle zustande gekommen sei. Es wurde sichtbar, dass Prokaryoten in ihrer Evolution komplexer wurden, indem die Gene länger wurden, und parallel mit ihnen auch die Proteine, die aus diesen DNA-Vorlagen hervorgehen.
Je länger die Gene und Proteine, desto mehr Entwicklungspotenzial
Ein guter Teil dieser Proteine sei für die genetische Regulation zuständig, also für die synchronisierte Aktivierung und Deaktivierung von Genen, je nachdem, was für die Zelle gerade nötig ist.
Der Grund für das Längenwachstum sei einfach nachzuvollziehen, hiess es. Je länger die Gene und Proteine, desto mehr Entwicklungspotenzial bekomme eine Zelle. Die Forschenden zeigten auch, dass dieser Prozess mathematisch multiplikativ war und unter anderem durch Genduplikation passierte, also durch die Verdoppelung von Genen oder Genabschnitten.
Bis zu diesem Zeitpunkt seien ausschliesslich Proteine für die genetische Regulation zuständig gewesen. Dies sei auch bei den heutigen Prokaryoten noch der Fall. Anders bei den Eukaryoten. Auch hier bleiben die Proteine bei einer durchschnittlichen Länge von rund 500 Aminosäuren stehen. Dagegen wuchs die DNA weiter. Es entstanden sogenannte Introns, also Genabschnitte, die nicht als Vorlage für Proteine dienten, sondern «die Genregulation übernahmen».
Die mathematischen Beziehungen zur Länge und Längenvariation der Gene und Proteine konnten die Forschenden nutzen, um diese Eigenschaften für sämtliche Lebewesen abzubilden und vorherzusagen. Das Fazit: Komplexere Lebewesen wie Wirbeltiere haben längere und mehr unterschiedlich lange Genabschnitte als einfachere Lebewesen wie Pilze.
