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Population von Algen und Viren

Ist Evolution vorhersagbar?

Es ist zwar möglich, dass das evolutionäre Wettrüsten zu den gleichen Eigenschaften führen kann, aber die Gene entwickeln sich dabei sehr verschieden.

Plön (Deutschland). Bei einer Zusammenführung der einzelligen Alge Cholaralla variabilis mit dem für sie tödlichen Chlorovirus, kommt bei den unterschiedlichsten Versuchen immer das gleiche Ergebnis heraus: Zusammenbruch oder Wiederbesiedlung. Meistens sind die Algen gegen den Erreger resistent. Die Evolution kann laut den Forschern des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie in Plön, bei einer gleichen Startbedingung ganz ähnlich verlaufen. Anders sieht es beim Erbgut aus. Die Algen tragen bei jeder Wiederholung verschiedene Mutationen.

Die Forscher aus Plön haben in umfangreichen Tests genetisch identische Choralla variabilis auf unterschiedliche Zellkulturenverteilt. Die Entwicklung wurde 90 Tage lang beobachtet. Drei Populationen wurden mit dem Chlorovirus PBCV-1 infiziert. Andere Populationen konnten sich ohne einen Gegner vermehren und konnten als Vergleich genutzt werden. Beim evolutionären Rüstungswettlauf entwickelten die Algen und Parasiten neue Angriffs- und Abwehrwerkzeuge. Hierbei durchlaufen der Wert und der Parasit eine Art Ko-Evolution.

Den Wissenschaftlern war bewusst, dass sich eine Population alleine so lange vermehren lässt, bis eine maximale Dichte erreicht wurde. Ganz anders sieht es bei einer Population aus, die sich mit dem Virus auseinander setzen und ko-evolvierenmuss. In der Regel bricht die Population nach einem anfänglichen starken Wachstum nach 15 Tagen ab. Die Anzahl der Viren dagegen nimmt stark zu.

Ab dem 20. Tag kommt es in der Regel zu einem erneuten Einbruch der Algenzahl. Bis zum Ende des Experiments steigt die Zahl wieder deutlich an. Die Population der Viren entwickelt sich genau gegensätzlich.

Viele resistente Zellen

Bei den meisten Experimenten besteht die Population fast nur als Algen. Sie sind gegen das Virus resistent. Hierbei können sie nicht nur die eigenen Viren der Population abwehren, sondern auch von anderen Populationen, obwohl der Ablauf der Koevolution ganz anders verlaufen ist. Bereits nach 45 Tagen konnten Parasit und Wirt die Abwehr- und Angriffsmaßnahmenperfektionieren. Somit hat keiner der beiden Kontrahenten einen Vorteil. Die Algen sind sogar resistent gegen Viren.

Mutationen mit dem gleichen Effekt

Der Test der Forscher des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie hat gezeigt, dass resistente Zellen eine bestimmte Region ihres Genoms verdoppelt hatten. Eine derartige Duplizierung ist ein gängiger Weg, wie sich verschiedene Organismen bei einer neuen Anpassung entwickeln. Durch die Verdopplung werden die Zellen zwar nicht alleine oder direkt Virus-resistent, dafür können die Kosten für die Algen verringert werden, wenn eine Resistenz gegen Erreger vorliegt. Die Tests haben gezeigt, dass die Evolution unter den gleichen Bedingungen immer die gleichen Resistenzen oder Eigenschaften hervorbringen kann.

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