Gene für Wespentoxine – Evolution doch ganz anders?

In Lehrbüchern für Genetik wird die Frage nach der Entstehung von neuen Genen vor allem mit Genduplikation mit anschließender Herausbildung einer neuen Funktion in einer der beiden Gene beantwortet. Daneben sind auch weitere Wege bekannt, auf denen neue Gene entstehen können, z. B. Funktionalisierung von nicht codierender DNA.

Ein amerikanisches Wissenschaftlerteam um John Werren hat die rasche Veränderung der Gene für die Toxine in parasitären Wespen untersucht, um neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie neue Genfunktionen entstehen (Martinson et al. 2017). Parasitäre Wespen legen mittels eines Legestachels ihre Eier in andere Lebewesen, wo sie sich typischerweise unter massiver Beeinträchtigung des Wirtes entwickeln – letzterer überlebt den Schlupf der Wespenlarven nur selten. Bei der Überwältigung des potenziellen Wirtes setzten die fortpflanzungsfähigen Wespen verschiedene, jeweils passende Gifte ein.

Martinson et al. fanden in den Giftdrüsen als Hauptursache für veränderte Giftzusammensetzungen die sog. cis-Regulation der Expression von bekannten Genen. Die Autoren fanden Hinweise darauf, dass viele Gene verschiedene Funktionen erfüllen können. Sie vermuten, dass Kooption, damit ist die Nutzung eines vorhandenen Gens für eine neue Funktion gemeint, ein Prozess ist, der bisher unterschätzt wurde, vor allem in Zusammenhängen, in denen schnelle Veränderungen vorkommen, wie das bei den Giftzusammensetzungen der parasitären Wespen der Fall ist. Dieser Befund belegt die Flexibilität von Organismen, da sie eine Gruppe von Genen höchst variabel einsetzen können. Die Ursache dieser Flexibilität konnte bisher nicht erhellt werden, sie wird in Publikationen typischerweise evolutionären Prozessen zugeschrieben, aber sie könnte auch voreingestellt, auf irgendeine Art programmiert sein. Das könnte auch für andere Mechanismen der Genentstehung wie der oben erwähnten Funktionalisierung gelten.

H. Binder

[Martinson EO, Mrinalini, Kelkar YD, Chang C-H & Werren JH (2017) The evolution of venom by Co-option of single-copy genes. Curr. Biol. 27, 2007-2013.]