Forscher entschlüsseln Evolution von extremen Parasiten

14. Oktober 2014, 10:22
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Nun entdeckte Zwischenstufe in der Microsporidien-Entwicklung enthüllt ihre Abstammung

Basel - Einige Parasitenarten sind außerordentlicht gut auf ihre Wirtsorganismen abgestimmt. Ihr Spezialisierungsgrad ist teilweise so hoch, dass es den Wissenschafter ein Rätsel ist, wie die Evolution eine derart extreme Anpassung hervorbringen konnte und welchen Platz im Stammbaum sie eigentlich einnehmen. Zoologen der Universität Basel beschreiben nun eine Art "Missing Link", eine neue Parasitenart, die eine evolutionäre Zwischenstufe hin zu den extrem gut angepassten Microsporidien bildet. An dem Einzeller lässt sich erstmals die Entwicklung dieser Krankheitserreger verstehen.

Parasit mit winzigem Genom

Microsporidien sind eine große Gruppe von extremen Parasiten, die Menschen und Tiere befallen und in Gesundheitswesen und Landwirtschaft hohe Kosten verursachen; über 1.200 Arten von ihnen sind bekannt. Sie leben in den Zellen ihrer Wirte und besitzen hochspezialisierte Anpassungen: Sie können sich nur innerhalb der Wirtszelle reproduzieren, haben die kleinsten bekannten Genome aller Organismen mit Zellkernen (Eukaryoten) und besitzen keine eigenen Mitochondrien. Zudem haben sie einen harpunenartigen Infektionsapparat, mit dem sie sich in Wirtszellen hineinschießen können. Wegen ihrer sensationell hohen molekularen Evolutionsraten waren Analysen ihres Erbmaterials bisher wenig erfolgreich: Die große Divergenz ihrer Gene von allen anderen bekannten Organismen erschwerte es, ihre Abstammung zu verstehen.

Eine Forschungsgruppe um Dieter Ebert von der Universität Basel erforschen seit Jahren die Evolution von Microsporidien. Als sie vor einigen Jahren einen neuen Parasiten von Wasserflöhen entdeckten, klassifizierten sie die bisher unbeschriebene Art als ein Microsporidum, vor allem deshalb, weil es den harpunenartigen Infektionsapparat besitzt, der als Schlüsselerfindung der Microsporidien gilt. Die Analyse des gesamten Genoms brachte dann einige Überraschungen zutage: Das Erbgut gleicht mehr dem eines frühen Pilzes als dem eines rezenten Microsporidiums und besitzt zudem ein Mitochondriales Genom.

Ursprünglicher Pilz

Mit der Hilfe von Kollegen aus Schweden und den USA rollten die Basler Forscher die Evolution von Microsporidien neu auf. Zunächst zeigten sie, dass sich die neue Art, die Mitosporidium daphniae benannt wurde, von Vorfahren aller Microsporidien ableitet und sich den ursprünglichen Pilzen zuordnen lassen; damit ist ihr genauer Platz im Stammbaum des Lebens endlich gefunden. Weitere Untersuchungen bestätigten, dass die neue Art tatsächlich eine microsporidien-typische, intrazelluläre und parasitische Lebensweise hat, dass aber ihr Genom sehr untypisch für ein Microsporidium ist. Es gleicht vielmehr den gemeinsamen Vorfahren mit den Pilzen.

Die Wissenschaftler schließen daraus, dass die Microsporidien zuerst eine parasitische, intrazelluläre Lebensweise entwickelten und dass sich erst später ihr Genom stark verändert hat. Diese Veränderungen am Erbgut schließen den Verlust der Mitochondrien und die Vereinfachung des Energiestoffwechsels ein, ebenso wie die extreme Kompaktierung des Genoms. (red, derStandard.at, 14.10.2014)

  • Der Wirt der neu entdeckten Parasitenart ist der Große Wasserfloh (Daphnia magna), ein rund vier Millimeter großes Krebstier.
    foto: dieter eber, universität basel

    Der Wirt der neu entdeckten Parasitenart ist der Große Wasserfloh (Daphnia magna), ein rund vier Millimeter großes Krebstier.

  • Elektronenmikroskopische Aufnahme der Sporen des neu beschriebenen  Parasiten Microsporidum daphniae. The Sporen sind etwa 2 Mikrometer  lang.
    foto: ronny larsson

    Elektronenmikroskopische Aufnahme der Sporen des neu beschriebenen Parasiten Microsporidum daphniae. The Sporen sind etwa 2 Mikrometer lang.

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