Auf der Suche nach den Betrügergenen

16.02.2008

US-Wissenschaftler haben in einer aufwändigen Gen-Studie bei einer Amöbe 100 Gene entdeckt, die das Sozialverhalten kontrollieren

Wissenschaftler von der Rice University und dem Baylor College of Medicine (BCM) haben Genanalyse und Evolutionstheorie in einer Studie zusammengeführt, für die sie das gesamte Genom der Amöbe Dictyostelium discoideum nach Genen durchsucht haben, die das Sozialverhalten kontrollieren. Gefunden haben sie immerhin über 100 Gene, wie sie in Nature berichten, die "die genetische Architektur des sozialen Verhaltens" ausmachen.

Die Amöben leben zwar normalerweise alleine, bilden aber Kolonien, wenn die Nahrung knapp wird, um so das Überleben kollektiv zu sicher. Etwa ein Fünftel der Amöben eines solchen multizellulären Organismus bildet bei Trockenheit einen langen Schleimpilz aus, auf den die übrigen Amöben hochsteigen und einen Sporenkopf bilden, der durch den Wind oder durch Insekten weitergetragen werden kann. Selbst wenn die Amöben unterschiedlichen genetischen Gruppen angehören, kooperieren sie und opfern sich anteilsmäßig die Amöben. Solche Kooperationen von Einzellern gelten als Vorformen von vielzelligen Lebensformen. Individuen verhalten sich altruistisch und opfern sich, um das Überleben der Kolonie zu sichern. Als Betrüger gelten die Linien, die mehr Sporen durchbringen, als ihrem Anteil zustehen würde.

Für ihre fünfjährige Forschung haben die Wissenschaftler 10.000 zufällig ausgewählte Amöbenlinien untersucht. Dabei wurden jeweils Gene ausgeschaltet und die Amöben nach Mutationen untersucht, durch die sie verstärkt betrügerisches Verhalten zeigten. Entdeckt haben sie mehr als 100 Mutationen, die das Betrügen begünstigen und dadurch die soziale Kooperation gefährden. Die Mutanten wurden über mehrere Generationen reproduziert und beobachtet, wie sie sich in Chimären mit den anderen Amöben verhalten. Betrüger oder Egoisten konnten mehr Sporen als die kooperierenden Amöben bilden. Durch die Mutationen scheinen die Betrüger aber keine Fitness-Nachteile zu entwickeln, so dass das Betrügen gewissermaßen ohne Kosten geschieht.

Da Betrügen große Konkurrenzvorteile mit sich bringt, war eine der hinter der Studie stehenden Fragen, wie die Amöbenart die Ausbreitung von Betrügern in Schranken hält und so das Verschwinden der Kooperation verhindert. Andererseits müssen Betrüger evolutionär von Bedeutung sein, da sie immer wieder entstehen und genetisch nicht vollständig blockiert werden. Betrüger überleben durch eine genetische Strategie, durch die betrügerische (oder soziale) Verhaltensweisen genetisch mit anderen für das Überleben wichtigen Funktionen zusammengepackt werden. Gene für soziales Verhalten könnten die Fitness eines alleine lebenden Einzellers behindern, steigern aber die Überlebenschancen der Kolonie.

Das Verständnis der sozialen Kooperation etwa bei Bakterien könnte etwa medizinisch von Bedeutung sein, um Infektionen besser bekämpfen zu können. Bakterienkolonien können auch Schäden in Industrieanlagen hervorrufen.

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