Robert Kofler: Der Gen-Baustein Kuruka, der Fruchtfliegen weltweit erobert

Robert Kofler von der Veterinärmedizinischen Universität Wien untersucht mit seinem Team, wie sich das mobile Erbgut-Element Kuruka, besser bekannt als P-Element, in der Fliegenart Drosophila simulans ausgebreitet hat. In den vergangenen fünf Jahren ist dieser Gen-Baustein dort aufgetaucht, obwohl er zuvor in dieser Art nicht vorhanden war.

Das P-Element gehört zu den sogenannten transposablen Elementen: DNA-Abschnitte, die ihre Position im Genom verändern können und sich dabei selbst vervielfältigen. Bei Drosophila melanogaster, der nahe verwandten Fruchtfliegenart, ist das Element bereits seit mehr als 60 Jahren bekannt, es wurde 1955 erstmals beschrieben.

Dass es nun auch in Drosophila simulans nachgewiesen wurde, bedeutet laut Kofler, dass dasselbe Element innerhalb von rund hundert Jahren in zwei verschiedenen Fliegenarten aufgetaucht ist.

Wie kam das Erbgut-Element in eine neue Art?

Nach Einschätzung von Kofler wurde das P-Element wahrscheinlich durch horizontalen Gentransfer auf Drosophila simulans übertragen – also nicht über die klassische Vererbung von Eltern zu Nachkommen, sondern über einen direkten Austausch zwischen den Arten. Der genaue Zeitpunkt dieses Transfers lässt sich laut Kofler bislang nicht bestimmen.

Das Team geht davon aus, dass es sich um ein einziges Transferereignis gehandelt hat. Das Element wurde sowohl in südafrikanischen als auch in amerikanischen Populationen von Drosophila simulans gefunden, was auf eine rasche Verbreitung über Kontinente hinweg hindeutet.

Was die Proben aus Florida und Südafrika zeigen

Ein Vergleich von Fliegenproben liefert Kofler zufolge Hinweise auf das Tempo der Ausbreitung. Fliegen aus Florida wurden im Jahr 2010 gesammelt und befanden sich damit vermutlich früh nach dem Transferereignis. Proben aus Südafrika stammen aus dem Jahr 2012 und enthielten im Durchschnitt deutlich mehr Kopien des P-Elements im Erbgut als die Tiere aus Florida.

Daraus schließt Kofler, dass sich das Element zwischen 2010 und 2012 innerhalb der Population merklich vermehrt hat. Für ihn bestätigt das eine zentrale Annahme seiner Forschung: Transposable Elemente breiten sich zwischen Arten offenbar schneller aus, als bislang angenommen wurde.

Was als Nächstes kommt

Am Institut für Populationsgenetik der Veterinärmedizinischen Universität Wien laufen nach Angaben von Institutsleiter Christian Schlötterer Hochgeschwindigkeitsevolutions-Experimente, bei denen Fruchtfliegen gezielt extremen Bedingungen ausgesetzt werden. Die Forscher sequenzieren die Genome der Tiere jeweils vor und nach dieser Exposition.

Schlötterer kündigt an, mit diesen Experimenten die Ausbreitung des P-Elements unter kontrollierten Laborbedingungen genauer nachvollziehen zu wollen – ein Ansatz, der zeigen soll, wie schnell sich ein mobiles Erbgut-Element tatsächlich innerhalb weniger Generationen in einer Population durchsetzen kann.

Bild: Symbolbild, KI-erzeugt.