Rosalind Evans
Zum ersten Mal in der Geschichte haben Forscher das Gen-Editing eingesetzt, um Jungfrauengeburten bei Fruchtfliegen zu stimulieren – ein bemerkenswerter Durchbruch bei der Entschlüsselung der Geheimnisse eines faszinierenden Vorgangs, der Parthenogenese.
Die Fruchtfliegen, die an der Studie beteiligt waren, erleben auf natürliche Weise keine Jungfrauengeburten, erklärte Alexis Sperling, Entwicklungsbiologe an der Universität Cambridge und Mitautor der Studie.
Sperling und ihre Kollegen nutzten jedoch Genmutationen, um aufeinanderfolgende Generationen von weiblichen Fruchtfliegen zu erzeugen, die sich unabhängig und ohne männliche Interaktion fortpflanzen können. Diese Entdeckung wurde in einer Studie gemacht, die am 28. Juli in Current Biology veröffentlicht wurde.
Jungferngeburten werden bei zahlreichen Tierarten auf natürliche Weise beobachtet und bei anderen, wie z. B. Mäusen, durch Zellmanipulation herbeigeführt. Diese Studie ist jedoch der erste Fall, in dem Wissenschaftler spezifische Gene isoliert haben, die die Parthenogenese als dauerhaftes, vererbbares Merkmal in einem Organismus verewigen, der sonst nicht zu einer solchen Fortpflanzung fähig ist.
Obwohl dies wie eine Seite aus einem Science-Fiction-Roman anmutet, ist es wichtig zu wissen, dass dies keine Vorahnung auf die Jungfrauengeburt beim Menschen ist. Sperling wies darauf hin, dass es „mehrere Faktoren gibt, die die (Parthenogenese) bei Säugetieren verhindern… Wir brauchen genetische Vielfalt.“
Nichtsdestotrotz ist die Studie ein wichtiger Schritt, um unser Verständnis der Fortpflanzung bei verschiedenen Arten zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten sich in zahlreichen Forschungsbereichen als äußerst nützlich erweisen.
Sperling meinte: „Wir müssen die grundlegenden Aspekte unserer Welt verstehen. Oft sind die zukünftigen Anwendungen unserer Erkenntnisse nicht sofort ersichtlich“. Sie führte das Beispiel der In-vitro-Fertilisation (IVF) an, ein Verfahren, das die wissenschaftliche Welt zu verstehen begann, bevor sie seine potenziellen Auswirkungen vollständig begriff.
Um die Parthenogenese zu untersuchen, die in der Natur bei einer Vielzahl von Tieren vorkommt, darunter Schlangen, Vögel und Krokodile, sequenzierten Sperling und ihr Team zunächst die Genome von zwei Arten von Fruchtfliegen: Drosophila mercatorum, die sich sowohl sexuell als auch durch Parthenogenese fortpflanzt, und Drosophila melanogaster, die nur für sexuelle Fortpflanzung bekannt ist.
Dadurch konnten sie spezifische Gene identifizieren, die möglicherweise die Parthenogenese ermöglichen. In der Folge veränderten sie das Genom von Drosophila melanogaster und lösten bei etwa 11 % der weiblichen Fliegen in dem Versuch eine Parthenogenese aus. Einige der Nachkommen dieser Fliegen zeigten auch die Fähigkeit zur Parthenogenese.
Fruchtfliegen wurden für die Studie ausgewählt, weil sie als „Modellorganismen“ gelten und ihre kurze Lebensdauer eine schnelle Beobachtung von Veränderungen über Generationen hinweg ermöglicht. Außerdem ist die Fruchtfliege aufgrund der Vielzahl von Forschungsinstrumenten und -ressourcen ein idealer Kandidat für diese Forschung.
Die Auslösung der Parthenogenese bei Fruchtfliegen bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass sie bei anderen Arten leicht reproduziert werden kann. „Es gibt verschiedene Aspekte der Parthenogenese, an denen Gene beteiligt sein könnten, die wir nicht untersucht haben“, so Sperling. Dennoch liefert die Studie ein Konzept dafür, wie dies erreicht werden könnte.
Die Forschung könnte auch dazu beitragen, Probleme mit Pflanzenschädlingen zu lösen, die sich durch Parthenogenese fortpflanzen, wenn keine männlichen Tiere zur Verfügung stehen. Diese Schädlinge können sich schnell vermehren und überhand nehmen.
Die Studie hat das Interesse von Dr. Warren Booth, einem Forscher des Virginia Polytechnic Institute and State University, geweckt, der vor kurzem eine Übersicht über die erste bei Krokodilen verzeichnete Jungfrauengeburt veröffentlichte. Obwohl Booth nicht an Sperlings Studie beteiligt war, kommentierte er: „Vieles von dem, was wir tun, sollte unser grundlegendes Verständnis der Biologie voranbringen.“
Er lobte die Studie und hob hervor, dass sie seine Forschungen zur Parthenogenese bestätigt, von der er seit langem vermutet, dass sie ein genetisches, vererbbares Merkmal ist. Mit Blick auf die Zukunft fügte er hinzu: „Die Technologie verändert sich dramatisch… Es würde mich nicht überraschen, wenn es bald eine ähnliche Revolution bei der Genbearbeitung geben könnte.“
Die bahnbrechende Studie über die Auslösung der Parthenogenese bei Fruchtfliegen stellt einen bedeutenden Sprung im Verständnis der komplizierten Mechanismen der Fortpflanzung im gesamten Tierreich dar. Auch wenn die unmittelbaren praktischen Anwendungen nicht ohne weiteres ersichtlich sind, könnten die Erkenntnisse über die Parthenogenese in Zukunft zu besseren Schädlingsbekämpfungsmethoden und anderen unvorhergesehenen Vorteilen führen. Wer weiß, welche Revolutionen das Gen-Editing in den kommenden Jahren mit sich bringen wird, wenn sich die Technologie weiterentwickelt?
