Wenn Gene auf Reisen gehen

Stell dir vor, dein Sofa würde eines Morgens aufstehen und eigenständig in eine andere Wohnung laufen. Absurd? Keine Frage. Aber in der Welt der Genetik passiert genau so etwas — nur im winzig kleinen Maßstab.

Schon seit längerem kennen Wissenschaftler sogenannte springende Gene. Diese genetischen Nomaden kommen in Bakterien vor, in Pflanzen, in Tieren, sogar in uns Menschen. Sie hüpfen innerhalb einer einzelnen Zelle von Ort zu Ort und können dabei nützliche neue Eigenschaften hinterlassen. Evolution in Aktion, gewissermaßen.

Bisher dachte man allerdings: Innerhalb einer Zelle herumspringen? Kein Problem. Aber zwischen verschiedenen Organismen wandern? Das erfordert doch einen Taxi-Service — ein Virus vielleicht, oder ein Plasmid, das als Transportmittel dient.

Doch eine Studie, die kürzlich in Science Daily vorgestellt wurde, wirft jetzt ein neues Licht auf die Sache.

Ein Tatort im Mikrokosmos

Ein Forschungsteam untersuchte eine Gemeinschaft von Mikroben, die Methan produzieren — jener Prozess, der auch Biogas ermöglicht. In dieser Community stießen sie auf einen winzigen Räuber: Candidatus Velamenicostridium archaeovorus.

Dieser Mikro-Killer hat es auf andere Organismen abgesehen, die Duftstoffe zu Methan umwandeln. Die Forscher entdeckten etwas Seltsames: In den fadenförmigen Zellen von Methanothrix soehngenii, einem der wichtigsten methanproduzierenden Organismen überhaupt, fanden sie abgestorbene Zellen mit deutlichen Spuren eines Angriffs.

War der Räuber schuld?

Auf der Suche nach Beweisen

Die Wissenschaftler durchkämmten die Genome und suchten nach Molekülen des Räubers in seinen toten Opfern. Dabei stießen sie auf etwas Bemerkenswertes: ein Intron, das sich wie ein springendes Gen verhält.

Und hier wird es richtig spannend. Bisher hatte niemand Intron-RNA außerhalb einer Zelle nachweisen können. Solche RNA-Moleküle halten sich normalerweise im Inneren auf und erledigen dort ihre Aufgaben. Doch die Forscher hatten empfindliche Methoden entwickelt, die sogar winzigste Mengen aufspüren konnten.

Mit speziellen Sonden erstellten sie mikroskopische Aufnahmen — und fanden die intron-RNA sowohl in den lebenden Räuberzellen als auch in den toten Beutezellen.

Das Gen war beim Sprung erwischt worden. Leider für dieses ehrgeizige kleine Gen: Als es ankam, hatte der Räuber sein Opfer bereits getötet. Der horizontale Gentransfer endete also in einer leeren Zelle. Irgendwie tragisch.

Das Geheimnis der Überlebenskünstler

Aber wie überlebte diese RNA überhaupt die Reise?

RNA-Moleküle sind im Normalfall ziemlich zerbrechlich. Sie dienen als Boten zwischen DNA und den Proteinfabriken der Zelle, werden aber meist schnell abgebaut — angefangen bei ihren offenen Enden.

Deshalb findet man in toten Zellen so gut wie nie RNA.

Wie also schaffte es dieses intron-RNA? Die Antwort ist so simpel wie clever: Es bildet einen Kreis.

Die RNA formt ein ringförmiges Molekül ohne offene Enden. Diese zirkuläre Struktur schützt sie vor den Enzymen, die sie normalerweise in Stücke schneiden würden. Keine Enden, kein einfacher Zerfall. Ziemlich raffiniert für etwas ohne Gehirn.

Was hat das mit uns zu tun?

Jens Harder, der Forscher hinter dieser Entdeckung, betont etwas Interessantes: Zirkuläre RNA-Moleküle sind kein Mikroben-Phänomen. Sie kommen auch im menschlichen Körper vor und beeinflussen zahlreiche Stoffwechselprozesse. Aktuell untersuchen Wissenschaftler ihre Rolle bei der Entstehung von Tumoren.

Und noch etwas: Manche zirkulären RNAs stecken bereits in RNA-Impfstoffen. Ja, richtig gelesen — auch in den Impfstoffen gegen COVID-19 und bestimmte Krebsarten.

Wenn du also das nächste Mal etwas über RNA-Impfstoffe oder Krebsforschung hörst, denk an die kleinen genetischen Weltenbummler, die vor langer Zeit einen trickreichen Überlebensweg gefunden haben: den Kreis.

Diese Studie eröffnet völlig neue Möglichkeiten zu verstehen, wie genetische Informationen zwischen Arten wandern — nicht nur innerhalb einer einzelnen Art. Sie zeigt, dass in der Mikrowelt die biologischen Regeln erstaunlich flexibel sein können. Die Natur findet immer einen Weg.