Der Vergleich verwandter Arten ist in der Evolutionsbiologie eines der wichtigsten Forschungsfelder. Worin ähneln sich Organismen, wodurch unterscheiden sie sich und wann werden Unterschiede bei der individuellen Entwicklung festgelegt? Tübinger Wissenschaftler wollen jetzt das Genom des Fadenwurms Pristionchus pacificu sequenzieren und damit seinem bisher einzigartig genau erforschten Verwandten Caenorhabditis elegans ein direktes Vergleichsmodell zur Seite stellen.
Das National Human Genome Research Institute (NHGRI) der amerikanischen Gesundheitsbehörde NIH hat jetzt in die Liste jener Tierarten, deren Genom als nächstes sequenziert werden soll, auch den Fadenwurm Pristionchus pacificus aufgenommen. Er wird bereits seit einiger Zeit in der Abteilung „Evolutionsbiologie“ von Prof. Ralf J. Sommer am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen erforscht. Der Vergleich mit dem Genom des Fadenwurms Caenorhabditis elegans soll es den Forschern ermöglichen, molekulare Veränderungen bei Pristionchus pacificus zu identifizieren, die der Evolution von Entwicklungsvorgängen zugrunde liegen.
Ziel des Projekts ist es, die Zellbiographie von Pristionchus pacificus zu ermitteln. Dabei soll nachvollzogen werden, wann und wo sich jede einzelne Zelle teilt, welche Entwicklung ihre Nachkommen einschlagen und welchen Platz diese Zellen dann im ausgewachsenen Organismus einnehmen. Für den im Boden lebenden Fadenwurm Caenorhabditis elegans ist dies bereits vor einiger Zeit gelungen. Er ist einer der wichtigsten Modellorganismen in der Entwicklungsbiologie. Seine Entwicklung ist verhältnismäßig einfach – das erwachsene Tier besteht aus nur rund 1.000 Zellen – und verläuft sehr stereotyp. Als Forschungsobjekt ist C. elegans äußerst beliebt: Er war der erste mehrzellige Organismus, dessen Genom vollständig entschlüsselt wurde.
Fadenwurm wird „kartiert“
Für die Tübinger Wissenschaftler steht ein Vergleich zwischen der Entwicklungsprogrammatik von C. elegans und dem entfernten Verwandten P. pacificus im Zentrum des Interesses. Entwicklungsprozesse kann man in den beiden Fadenwürmern C. elegans und P. pacificus mit Hilfe von genetischen Methoden analysieren. Die genetische Kontrolle zahlreicher Entwicklungsprozesse in P. pacificus unterscheidet sich jedoch deutlich von der bei C. elegans. Das macht einen direkten Vergleich der beteiligten Gene schwer. Nachdem die Tübinger in einem ersten Schritt eine genetische und eine physikalische Karte des P. pacificus-Genoms erstellt haben, wird nun das komplette Genom des Fadenwurms durch das Genome Sequencing Center der Washington University in St. Louis, USA, sequenziert. Mit 100 bis 130 Millionen Bausteinen entspricht das P. pacificus-Genom im Umfang nur etwa vier Prozent des Humangenoms.
Genomvergleich soll Mutationen aufdecken
Die Max-Planck Gesellschaft stellt durch eine Projektförderung der Abteilung von Ralf J. Sommer zusätzliche finanzielle Mittel zur Verfügung, die das Pristionchus-Projekt an zwei Stellen entscheidend ausdehnen: Zum einen ermöglicht die Max-Planck-Förderung die Sequenzierung eines zweiten Wild-Isolates von Pristionchus pacificus. Die beiden Stämme unterscheiden sich an einigen Stellen in der Basenabfolge der Sequenz und geben damit den Forschern wichtige Werkzeuge für die molekulare Analyse von Mutanten in die Hand. Zum zweiten wird mit Max-Planck-Mitteln eine nahe verwandte Art, Pristionchus maupasi sequenziert. Die Forscher versprechen sich von dem Sequenzvergleich zwischen Pristionchus pacificus und Pristionchus maupasi entscheidende Einblicke in die Art der regulatorischen Prozesse während der Entwicklung des Fadenwurms.
(Max-Planck-Gesellschaft, 14.09.2004 – ESC)
