Chinesische Forscher haben mit Gentechnik ein neues Lebewesen erschaffen

Nein, das Wesen sieht nicht aus wie Frankensteins Monster. Trotzdem hat die neue Spezies eine bizarre Eigenschaft: Sie besitzt nur ein einziges Chromosom, und das ist riesig.

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Aug. 10 2018, 5:00am

Ein Hefepilz der Spezies Saccharomyces cerevisiae, die für das Experiment verwendet wurde | Bild: Wikimedia | Mogana Das Murtey and Patchamuthu Ramasamy | CC BY-SA 3.0

Chinesische Forscher haben mithilfe der CRISPR-Methode eine neue Lebensform erschaffen. Das geht aus einer Studie hervor, die nun in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Somit haben Forschende nun die umstrittene Gen-Technologie zum ersten Mal erfolgreich eingesetzt, um eine künstliche Spezies zu erschaffen. Das Besondere: Sie besitzt nur ein einzelnes Genom.

Die neue Lebensform ist ein Hefepilz. Hefe befindet sich in vielen alltäglichen Lebensmitteln, etwa in Brot, Joghurt oder Bier. Es ist ein Sammelbegriff für viele einzellige Spezies, die zu einem von zwei Stämmen gehören – nämlich zu den sogenannten Schlau- oder Ständerpilzen. Die Hefe, die wir aus Lebensmitteln kennen, gehört zum erstgenannten Stamm. In den letzten gut 20 Millionen Jahren besaßen diese Hefezellen üblicherweise 16 Chromosomen.

Warum manche Spezies mehr Chromosomen besitzen als andere, ist ein biologisches Rätsel. Menschen haben ihre Gene zum Beispiel in 46 verschiedenen Chromosomen angeordnet, während eine Farnkraut-Art beeindruckende 1.260 Chromosomen besitzt. Es sind wohl schlicht verschiedene Arten der Natur, Informationen zu speichern. Dass komplexe Lebewesen nur ein einzelnes Chromosom haben, ist dagegen selten. Eines davon ist etwa die männliche "Jack Jumper"-Ameise, die in Australien lebt.

Vorlage war ein Hefepilz, mit dem Bier gebraut wird

In China hat ein Forscherteam um den Mikrobiologen Zhogjun Qin nun bewiesen, dass es möglich ist, die Zahl der Hefe-Chromosomen auf Eins zu reduzieren. "Es ist nicht bekannt, welche Vorteile eine eukaryotische Zelle mit mehreren Chromosomen gegenüber einer eukaryotischen Zelle mit nur einem Chromosom hat", schreiben die Forscher in ihrem Bericht. Eukaryoten sind Lebewesen, deren DNA in einem Zellkern gespeichert ist – dazu zählen neben Menschen und Tieren auch Hefepilze. Bei den sogenannte Prokaryoten schwimmt die DNA im Zellplasma, das ist etwa bei Bakterien der Fall.

"Für unsere Studie haben wir die Genome eines Hefepilzes, der beim Bierbrauen verwendet wird, zu einem einzigen riesigen Chromosom angeordnet. Damit wollten wir herausfinden, ob eine Hefezelle mit einem einzelnen, künstlich zusammengefügten Chromosom überleben und einen Sexualzyklus abschließen kann."


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Gelungen ist das den Forschenden durch die sogenannte CRISPR-Methode. Dabei werden mithilfe des sogenannten Cas9-Enzyms kleine Teile aus der DNA herausgeschnitten und an dieser Stelle genetische Veränderungen gemacht. Die Technologie macht sich dabei die natürlichen DNA-Reparaturmechanismen der Zelle zunutze.

Die neue Spezies kann sich vermehren

Um die neue Hefespezies zu erschaffen, haben Qin und seine Kolleginnen mit der CRISPR-Methode jenen Teil der DNA von den Hefe-Chromosonen getrennt, der ein Chromosom zusammenhält. Danach wurden die Chromosomen zufällig wieder zusammengefügt, um eine lange Kette zu schaffen.

"Bei unseren ersten Experimenten konnten wir acht Paare zufällig ausgewählter Chromosomen erfolgreich zusammenfügen. Die daraus resultierenden Stämme wuchsen genauso robust heran wie ihre natürlichen Gegenstücke. Das deutet darauf hin, dass die Hefezellen die zufällige Zusammenfügung zweier Chromosomen aushalten", heißt es im Bericht des Forschungsteams.

Die künstlich geschaffenen Hefezellen können sich untereinander ohne Probleme vermehren; mit ihren unveränderten Artgenossen klappt es mit der Fortpflanzung jedoch offenbar nicht immer perfekt. Die Forschenden hoffen, durch ihre Versuche etwas über die Evolution zu lernen und darüber, wie durch die Neukombination von genetischen Informationen neue Lebewesen entstehen.

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