Neue Erkenntnisse über Evolution bei Pflanzen

14. Januar 2022 / Eine neue Publikation im Fachjournal Nature zeigt, dass Mutationen im Erbgut von Pflanzen nicht rein zufällig auftreten und ihre Häufigkeit in Populationen nicht nur von der Selektion abhängt. Der Studie zufolge gibt es im Erbgut natürliche Mechanismen, die bestimme Regionen vor häufigen Veränderungen schützen. Die jetzt vorliegenden Ergebnisse lassen die Evolutionsbiologie in neuem Licht erscheinen und werfen auch Fragen bezüglich der Folgen von gentechnischen Veränderungen an Pflanzen auf.

Die der Publikation zugrundeliegenden Untersuchungen zeigen, dass Gene, die für das Überleben der Art entscheidend sind, besonders häufig durch zelleigene Mechanismen repariert werden. Zudem haben die Struktur der Chromosomen und der Ort, an dem die Gene lokalisiert sind, Einfluss auf die Häufigkeit von Mutationen. Die WissenschaftlerInnen interpretieren ihre Ergebnisse als Nachweis von evolutionsbiologischen Mechanismen, die bisher nicht bekannt waren. Welche genetischen Veranlagungen sich im Laufe der Zeit behaupten, ist demnach nicht alleine von der Selektion abhängig, sondern auch von den beschriebenen Mechanismen.

Die Ergebnisse sind auch für die Diskussion über die Neue Gentechnik (oder Genome Editing) wichtig: Mit Hilfe der Gen-Schere CRISPR/Cas können auch Gene verändert werden, die sonst durch natürliche Reparaturprozesse besonders gut geschützt sind. Die Gen-Schere verhindert in diesem Fall, dass die Zellen das Erbgut wieder in den ursprünglichen Zustand zurückversetzen können. Auch weitere Schutzmechanismen können durch die Gen-Schere außer Kraft gesetzt werden. So spielt es bei ihrem Einsatz kaum eine Rolle, an welcher Stelle im Erbgut Gene, die verändert werden sollen, lokalisiert sind. Zudem blockiert CRISPR/Cas auch die Funktion aller ‚Sicherheits‘-Kopien der Zielgene, von denen sich oft mehrere im Erbgut der Pflanzen befinden.

In der Folge weisen Pflanzen, die aus diesen neuen Gentechnikverfahren hervorgehen, auch dann tiefgreifende genetische Veränderungen und oft neue genetische Kombinationen auf, wenn keine zusätzlichen Gene eingefügt wurden. In ihren biologischen Eigenschaften können sie sich deutlich von den Pflanzen unterscheiden, die aus konventioneller Züchtung stammen. Ihre Risiken müssen deshalb eingehend geprüft werden.

Auf die Unterschiede zwischen bisheriger Züchtung und Neuer Gentechnik hatte bereits 2019 eine wissenschaftliche Publikation der Fachstelle Gentechnik und Umwelt hingewiesen. Jetzt werden diese Befunde durch die neuesten Erkenntnisse der Evolutionsbiologie unterstützt.

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