Eine Gruppe von Molekular- und Chemiebiologen an der University of California, San Diego, hat mögliche Beweise für einen horizontalen Gentransfer zwischen Domänen gefunden, der zur Entwicklung des Auges bei Wirbeltieren führt. In ihrer Studie berichtet in Proceedings of the National Academy of SciencesChinmay Kalluraya, Alexander Weitzel, Brian Tsu und Matthew Daugherty verwendeten das IQ-TREE-Softwareprogramm, um die Evolutionsgeschichte von Genen zu verfolgen, die mit dem Sehen verbunden sind.
Seit Wissenschaftler bewiesen haben, dass sich Menschen zusammen mit anderen Tieren aufgrund evolutionärer Prozesse entwickelt haben, ist ein Problem aufgefallen – wie könnte die Evolution möglicherweise für die Entwicklung von etwas so Kompliziertem wie dem Augapfel verantwortlich sein? Sogar Charles Darwin soll von der Frage ratlos gewesen sein. In jüngster Zeit wurde dieses scheinbare Rätsel von einigen Gruppen als Mittel benutzt, um die Evolutionstheorie insgesamt zu diskreditieren. In diesem neuen Versuch versuchte das Team in Kalifornien, die Frage ein für alle Mal zu beantworten.
Ihre Arbeit begann mit der Idee, dass das Sehen bei Wirbeltieren möglicherweise durch die Verwendung von lichtempfindlichen Genen begonnen hat, die von Mikroben übertragen wurden. Um herauszufinden, ob dies der Fall sein könnte, reichte das Team wahrscheinliche menschliche Genkandidaten beim IQ-TREE-Programm ein, um nach ähnlichen genetischen Sequenzen in anderen Lebewesen, insbesondere Mikroben, zu suchen.
Sie fanden einen vielversprechenden Kandidaten, ein Gen namens IRBP. Beim Menschen kodiert es für ein Protein, das im Auge als Teil eines Prozesses verwendet wird, der Licht in elektrische Impulse umwandelt, die schließlich über den Sehnerv an das Gehirn gesendet werden. Das Forschungsteam stellt fest, dass das Gen ein wesentlicher Bestandteil des Sehvermögens bei allen Wirbeltieren ist. IRBP kommt auch in Mikroben vor, insbesondere in bakteriellen Peptidasen, einer Klasse von Enzymen, die für das Recycling von Proteinen bekannt ist.
Die Forscher stellen fest, dass IRBP und das Protein, das es kodiert, zwar in allen Wirbeltieren vorkommen, aber nicht in den meisten Wirbellosen. Dies deutet darauf hin, dass das IRBP-Gen möglicherweise vor über 500 Millionen Jahren von einer Mikrobe auf ein uraltes Wirbeltier übertragen wurde, was zur Entwicklung von Lichtempfindlichkeit und im Laufe der Zeit zu Organen wie Augäpfeln führte.
Mehr Informationen:
Chinmay A. Kalluraya et al, Bakterieller Ursprung einer Schlüsselinnovation in der Evolution des Wirbeltierauges, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2214815120
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