Das Genom von Emiliania endlich entschlüsselt

15.07.2013

Ein internationales Konsortium, unter Beteiligung eines französischen Teams des CNRS (Zentrum für wissenschaftliche Forschung), der UPMC (Universität Pierre&Marie Curie), des INRA (Institut für Agrarforschung), der Universität Aix-Marseille und der Ecole Normale Supérieure 1, hat zum ersten Mal das Genom der Emiliania huxleyi, dem bedeutendsten Vertreter des Phytoplanktons im Meer, entschlüsselt. Die Sequenzierung erfolgte am Department of Energy Joint Genome Institute in den USA. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden am 13. Juni 2013 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Dank der Photosynthese des Phytoplanktons produzieren die Ozeane über 50% unseres Sauerstoffs. Trotzdem wurden diese Einzeller (Protisten - eukaryotische Mikroorganismen) bislang nur wenig erforscht. Emiliania huxleyi ist ein Einzeller, der zur Abteilung der Haptophyta (Kalkalgen) gehört. Aufgrund der extremen Ausmaße ihrer Algenblüte gehört die Emiliana zur Schlüsselspezies des Phytoplanktons.

Zur Sequenzierung des Emiliania-Genoms (das erste jemals entschlüsselte Haptophyta-Genom) nutzten die Wissenschaftler dreizehn Stämme dieser Art, die aus sämtlichen Ozeanen der Welt stammen (einige kamen aus der reichen Sammlung der Biologischen Station Roscoff, die über 500 Proben der Emiliania verfügt). Anschließend wurde das genetische Material in verschiedenen Laboratorien isoliert.

Die erste Entdeckung war, dass das Genom der Emiliania huxleyi zwanzig Mal kleiner ist als das menschliche Genom: Es besteht aus 141 Millionen Basenpaaren (das Kieselalgen-Genom hat etwa 24 Millionen Basenpaare und das menschliche Genom etwa 3,2 Milliarden). Zur großen Überraschung der Forscher weist es jedoch mindestens 30% mehr Gene auf als das menschliche Genom. Das internationale Konsortium identifizierte über 30.000 Gene, die für eine Vielzahl von Proteinen und Funktionen kodieren, von denen jedoch mehr als die Hälfte noch nicht in den bestehenden genetischen Datenbanken zu finden sind.

Eine zweite Überraschung war die Komplexität des Genoms, die auf ein hohes Anpassungspotential der Emiliana schließen lässt. Überdies haben die dreizehn sequenzierten Stämme, die sich theoretisch sehr ähnlich sein müssten, im Durchschnitt nur 75% ihrer Gene gemeinsam.

Originalveröffentlichung:

Betsy A. Read, Jessica Kegel, Mary J. Klute, Alan Kuo, Stephane C. Lefebvre et al.; "Pan genome of the phytoplankton Emiliania underpins its global distribution"; Nature 2013.

Französische Botschaft Abt. Wissenschaft u. Techn.

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