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Forscher stellen Evolutionstheorie auf den Kopf: Mutationen finden absichtlich statt.
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Der Begriff "Mutation" ist angesichts laufend neuer Corona-Varianten in aller Munde. Studien an Wiesengräsern könnten unser Verständnis hiervon grundlegend verändern. Gemäß der Evolutionstheorie sind Mutationen spontane Erbgut-Veränderungen in Zellen - eigentlich Unfälle, die passieren, wenn DNA-Abschnitte kaputt gehen oder Information bei der Zellteilung fehlerhaft abgeschrieben wird. Diese Veränderungen werden an die Tochterzellen weitergegeben und bleiben damit als eine neue Variation erhalten.
Mutationen gehen verloren, wenn sie keinen Überlebensvorteil bieten. Bei Erfolg bleiben sie erhalten und bei großem Erfolg übernehmen sie - so wie Corona-Omikron - das Regiment. Ein internationales Forschungsteam wollte wissen, ob solcher Erfolg wirklich nur dem Zufall geschuldet sein kann. "Laut Evolutionstheorie passieren Mutationen rein zugfällig überall in der DNA", sagt Studienleiter Grey Monroe vom Department für Pflanzenwissenschaften der University of California in Davis. "Das stimmt aber so nicht. Mutationen vollziehen sich nämlich nur, wenn sie einen Nutzen bringen."
Nicht überall im Genom
Die Forscher sequenzierten die DNA von hunderten Acker-Schmalwand-Pflanzen. Die weiß blühende Schotenkresse ist aufgrund ihres kleinen Genoms von 120 Millionen Basenpaaren (Menschen haben etwa drei Milliarden) ein beliebter Modellorganismus. Er bringt zahlreiche Varianten hervor, die sich unter geschützten Bedingungen im Labor studieren lassen.
Die Sequenzen zeigten mehr als eine Million Mutationen, in denen die Forscher ein ganz und gar nicht zufälliges Muster ausmachten. "Die Entdeckung scheint die etablierte Theorie von Mutationen rein auf der Basis der Selektion zu widerlegen", wird Detlef Weigel, Direktor des Max Planck Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen, in einer Aussendung zu der in "Nature" publizierten Studie zitiert. Das Team fand Stücke im Genom mit sehr niedrigen Mutationsraten. Es handelte sich um Abschnitte mit überlebenswichtigen Genen, die etwa das Zellwachstum oder die Genexpression steuern.
"Biologisch wichtige Gene sind vor Mutation geschützt", so Monroe. Hier werde kaputte DNA laufend repariert, sodass keine neue Variation sich bilden kann. Die Acker-Schmalwand evolviert somit absichtlich, um ihr Überleben zu sichern. Außerdem gebe die Art und Weise, wie die DNA sich um spezielle Proteine schlängle, einen Ausblick auf die Mutationsfreudigkeit eines Gens. "Wir können also vorhersehen, welche Gene mutieren", sagt Weigel. Dies könnte Ideen bringen, wie wir Menschen uns vor unerwünschten Mutationen schützen könnten, was auch zu neuen Medikamenten gegen Krebs führen könnte.
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