Wissenschaftler sequenzieren das vollständige Genom einer Seegurke, die in einer hydrothermalen Quelle lebt

Hydrothermale Quellen sind eine unwahrscheinliche Umgebung für das Gedeihen von Tieren, die durch schnelle Temperaturschwankungen und eine herausfordernde Chemie gekennzeichnet ist: saurer pH-Wert, reich an Schwefel und Methan. Ganz zu schweigen vom hohen hydrostatischen Druck und der Dunkelheit der Tiefsee.

Ein Team von Wissenschaftlern am Sanya Institute of Deep-sea Science and Engineering (China) hat nun das vollständige Genom eines besonders ungewöhnlichen Bewohners der Hydrothermalquellen-Umgebung sequenziert: der Seegurke Chiridota heheva. Die Forschung wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift angenommen GigaScience.

An hydrothermalen Quellen gefundene Organismen gehören zu den einzigartigsten Lebensformen auf dem Planeten, da sie spezielle Anpassungen entwickelt haben, um unter diesen rauen Bedingungen zu überleben und sich fortzupflanzen. Beispielsweise nutzen viele Mikroben spezielle Stoffwechselfunktionen, um mit der Fülle an Schwefel und Eisen umzugehen und der enormen Hitze in der Nähe des Schlots standzuhalten.

Neben Mikroben gibt es sogar mehrzellige und höherwertige Organismen, die sich an die Bedingungen der hydrothermalen Entlüftung angepasst haben, darunter verschiedene Arten von Würmern, Schnecken, Krabben und Garnelen.

Im Jahr 2019 sammelte eine chinesische Tiefseeexpedition mit dem bemannten Forschungs-U-Boot „Shenhaiyongshi“ ein Exemplar der Seegurke C. hehevae am Grund des Indischen Ozeans, am Kairei-Schlotfeld in einer Tiefe von 2.428 Metern. Das Wasser rund um den Kairei-Schlot ist besonders reich an gelöstem Eisen, was zu den rauen Bedingungen mit hohem hydrostatischem Druck, Dunkelheit und schwankenden Temperaturen beiträgt.

Seegurken sind Stachelhäuter und als solche mit Seeigeln und Seesternen verwandt – einer Gruppe von Tieren mit höchst ungewöhnlichem Körperbau. Man findet sie auf Meeresböden auf der ganzen Welt, wo sie Ablagerungen verschlingen und mit ihren Tentakeln das Sediment erkunden. Während andere hochwertige Genome von Seegurken verfügbar sind, wird die Arbeit in vorgestellt GigaScience ist das erste Genom einer Seegurkenprobe, die an einer hydrothermalen Quelle gesammelt wurde.

Erste vergleichende Genomanalysen deuten darauf hin, dass bei dieser Seegurke mehrere Genfamilien erweitert sind, was bedeutet, dass die Art über ein größeres Repertoire an spezifischen Gensätzen verfügt als verwandte Arten.

Diese erweiterten und einzigartigen Gene sind unter anderem an der DNA-Reparatur und dem Eisenstoffwechsel beteiligt – ein erster Hinweis darauf, dass sich die Anpassungen an die raue, eisenreiche Umgebung im Genom der Art widerspiegeln. Die Genomdaten werden eine wertvolle Ressource für weitere Studien sowohl zu Seegurken als auch zur einzigartigen Schlotfauna darstellen.