Sequenziert: Fundgrube Seeigel

Donnerstag, 9. November 2006, 20:01 • Rubrik Biologie, Genetik.

Seeigel und Seesterne sind begehrte Mitbringsel aus dem Strandurlaub – zumindest in Form ihrer getrockneten Kalkskelette. Was wirklich in den Tieren steckt, haben Forscher im Rahmen eines internationalen Projekts ermittelt. Im Erbgut eines Seeigels, des ersten sequenzierten Stachelhäuters überhaupt, stießen sie auf ein ausgefeiltes Abwehrsystem, Sehproteine in den Füßen und weitere handfeste Überraschungen.

Purpurseeigel halten Hochzeit. Foto: Charles Hollahan, sbmarinebio.com

Die Resultate seien umso interessanter, als die Stachelhäuter die nächsten Verwandten der auch die Wirbeltiere umfassenden Chordatiere seien, schreiben die Mitglieder des Sea Urchin Genome Sequencing Consortium im Magazin “Science”. So fänden sich unter den rund 23.300 Genen des Purpurseeigels (Strongylocentrotus purpuratus) auch solche, die man bislang für Erfindungen der Wirbeltiere gehalten habe.

Seeigel, Mensch und ihre Verwandtschaft werden von Biologen zu den “Neumündern” oder Deuterostomiern zusammengefasst. Allein bei ihnen entwickelt sich der Urmund des Embryo letztlich nicht zum Mund, sondern zum After. Der letzte gemeinsame Vorfahr dieser Tiere dürfte vor über 540 Millionen Jahren gelebt haben.

Das sequenzierte Genom ist das eines männlichen Tiers, das im Alter von etwa 20 Jahren zu einer Samenspende herangezogen worden war. Das in den Spermien enthaltene Erbgut zerlegten die Forscher in viele kleine und wenige größere Teile und bestimmten die Abfolge der DNA-Basen darin. Diese Teile setzten sie dann im Computer zu einem Ganzen zusammen. Das Resultat ist eine Sequenz von rund 814 Millionen Buchstaben. Zum Vergleich: Das menschliche Genom bringt es auf eine Länge von etwa 3 Milliarden Basen.

Das relativ kompakte Seeigel-Genom hat es allerdings in sich, berichtet das Konsortium. Einige Genfamilien sind darin um ein Vielfaches stärker vertreten als bei Wirbeltieren und deren urtümlichen Vettern, den Manteltieren. Dazu gehören etwa Rezeptoren, mit denen das angeborene Immunsystem Krankheitserreger erkennt. Von diesen Toll-like-Rezeptoren (TLR) gibt es bei Mensch und Seescheide nicht mehr als zehn Familien. Der Purpurseeigel bringt es dagegen auf über 200. Ähnlich sind die Verhältnisse bei Abwehrproteinen, die Giftstoffe abfangen.

Nicht zuletzt kann der Purpurseeigel mit einer Reihe von Genen aufwarten, die in ähnlicher Form bei Wirbeltieren mit dem Sehen, Hören, Schmecken bzw. Riechen und nicht zuletzt mit dem Gleichgewichtssinn verknüpft sind. Ausgerechnet in den fingerartigen Saugfüßchen in der Hülle der Tiere werden demnach Gene abgelesen, die stark an das Sehpigment Rhodopsin und weitere Proteine der Wirbeltier-Netzhaut erinnern.

Gary Wessel von der Brown University, einer der beteiligten Forscher, glaubt denn auch, dass sein langjähriges Studienobjekt zumindest Helligkeitsunterschiede wahrnehmen kann. “Ich studiere diese Organismen nun schon seit 31 Jahren. Und jetzt erfahre ich, dass sie meinen Blick erwidern.”

Forschung: Sea Urchin Genome Sequencing Consortium: Erica Sodergren, Richard A. Gibbs und George M. Weinstock, Human Genome Sequencing Center und Department of Molecular and Human Genetics, Baylor College of Medicine, Houston; Eric H. Davidson und Andrew Cameron, Division of Biology, California Institute of Technology; und andere

Veröffentlichung Science, Vol. 314, 10. November 2006, pp 941-52, DOI 10.1126/science.1133609

WWW:
Sea Urchin Genome Project
Deuterostomier
Strongylocentrotus purpuratus
Facts about Genome Sequencing
Sequence for Yourself

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