19.01.2027 - Plöner Winter Talk - Wie entstehen neue Gene? – Wenn zufällige DNA-Sequenzen biologische Funktionen entwickeln
Vortragender : Prof. Dr. Diethard Tautz
Wie entstehen eigentlich neue Gene im Laufe der Evolution? Lange Zeit ging man davon aus, dass neue Gene hauptsächlich durch die Veränderung oder Verdopplung bereits vorhandener Gene entstehen. Inzwischen wissen wir jedoch, dass die Evolution noch einen anderen, überraschenden Weg kennt: Neue Gene können auch aus bisher funktionslosen Abschnitten des Erbguts entstehen – gewissermaßen aus dem Nichts.
Was zunächst wie ein äußerst unwahrscheinlicher Zufall erscheint, könnte tatsächlich ein weit verbreiteter Vorgang sein. Untersuchungen an den unterschiedlichsten Lebewesen zeigen, dass solche neu entstandenen Gene in der Evolution immer wieder auftreten.
Doch wie leicht können aus zufälligen genetischen Sequenzen tatsächlich neue biologische Funktionen entstehen? Um dieser Frage nachzugehen, haben wir Experimente entwickelt, bei denen wir Zellen dazu bringen, kurze Eiweißmoleküle (Peptide) aus zufällig erzeugten genetischen Sequenzen herzustellen. Sowohl bei Bakterien als auch bei Zellen höherer Organismen zeigte sich ein erstaunliches Ergebnis: Ein großer Teil dieser zufälligen Peptide beeinflusst das Wachstum der Zellen – manchmal negativ, manchmal sogar positiv.
Diese Beobachtungen legen nahe, dass die Entstehung neuer Gene aus zufälligen Sequenzen ein viel häufigerer und dynamischerer Evolutionsprozess sein könnte als bisher angenommen. Die Evolution muss also nicht immer auf bereits vorhandene Funktionen zurückgreifen, sondern kann aus zufälligem genetischem Material neue Möglichkeiten erschließen.
Der Vortrag erläutert, wie solche Gene entstehen, was uns diese Erkenntnisse über die Kreativität evolutionärer Prozesse verraten und welche praktischen Anwendungen sich daraus ergeben könnten. Besonders spannend ist dabei die Aussicht, auf diesem Weg neue biologisch wirksame Peptide zu entdecken, die beispielsweise für die Entwicklung zukünftiger Medikamente von Bedeutung sein könnten.
Wie entstehen eigentlich neue Gene im Laufe der Evolution? Lange Zeit ging man davon aus, dass neue Gene hauptsächlich durch die Veränderung oder Verdopplung bereits vorhandener Gene entstehen. Inzwischen wissen wir jedoch, dass die Evolution noch einen anderen, überraschenden Weg kennt: Neue Gene können auch aus bisher funktionslosen Abschnitten des Erbguts entstehen – gewissermaßen aus dem Nichts.
Was zunächst wie ein äußerst unwahrscheinlicher Zufall erscheint, könnte tatsächlich ein weit verbreiteter Vorgang sein. Untersuchungen an den unterschiedlichsten Lebewesen zeigen, dass solche neu entstandenen Gene in der Evolution immer wieder auftreten.
Doch wie leicht können aus zufälligen genetischen Sequenzen tatsächlich neue biologische Funktionen entstehen? Um dieser Frage nachzugehen, haben wir Experimente entwickelt, bei denen wir Zellen dazu bringen, kurze Eiweißmoleküle (Peptide) aus zufällig erzeugten genetischen Sequenzen herzustellen. Sowohl bei Bakterien als auch bei Zellen höherer Organismen zeigte sich ein erstaunliches Ergebnis: Ein großer Teil dieser zufälligen Peptide beeinflusst das Wachstum der Zellen – manchmal negativ, manchmal sogar positiv.
Diese Beobachtungen legen nahe, dass die Entstehung neuer Gene aus zufälligen Sequenzen ein viel häufigerer und dynamischerer Evolutionsprozess sein könnte als bisher angenommen. Die Evolution muss also nicht immer auf bereits vorhandene Funktionen zurückgreifen, sondern kann aus zufälligem genetischem Material neue Möglichkeiten erschließen.
Der Vortrag erläutert, wie solche Gene entstehen, was uns diese Erkenntnisse über die Kreativität evolutionärer Prozesse verraten und welche praktischen Anwendungen sich daraus ergeben könnten. Besonders spannend ist dabei die Aussicht, auf diesem Weg neue biologisch wirksame Peptide zu entdecken, die beispielsweise für die Entwicklung zukünftiger Medikamente von Bedeutung sein könnten.