Ursprung der Hautfarbe: die Rolle von Gene für die Pigmentproduktion

(12.06.2013) Die Hautfarbe ist sowohl beim Menschen als auch beim Tier ein individuelles Erkennungsmerkmal. Bei der Fruchtfliege, Drosophila melanogaster, unterscheiden sich Individuen ebenfalls aufgrund ihrer Pigmentierung.

Der Hinterleib mancher Fliegen ist hell gefärbt, andere Fliegen besitzen einen dunkel pigmentierten Körper. Solche Unterschiede zwischen Individuen einer Art haben sich als sehr informativ für die Aufklärung der genetischen Grundlage dieser Merkmale herausgestellt.


Fruchtfliege (Drosophila melanogaster)

Forscher an der Vetmeduni Vienna haben am Beispiel der Hinterleibspigmentierung von Fruchtfliegen eine Methode zur Erforschung genetischer Variationen weiterentwickelt. Mit dieser Methode konnten die Wissenschafter einzelne Gene, aber auch punktuelle Veränderungen auf der DNA, so genannte SNPs, die mit der Pigmentproduktion in Zusammenhang stehen, identifizieren. Die Ergebnisse publizierten die Forscher aktuell in PLOS Genetics.

In früheren Studien konnte bereits gezeigt werden, dass die Pigmentierung des Hinterleibs weiblicher Fruchtfliegen (auch „Schwarzbäuchige Taufliege“ genannt) sehr stark individuell variiert. Drosophila melanogaster ist eines der weltweit am intensivsten beforschten Tiermodelle in der Genetik.

Es wurden bisher neun verschiedene Gene identifiziert, die eine direkte Rolle in der Pigmentproduktion der Fliege einnehmen. Trotzdem ist bisher unklar, ob es Veränderungen in diesen Genen sind, die zu unterschiedlichen Pigmentstärken in Populationen führen, oder ob weitere Gene einen Einfluss auf die Färbung der Fliegenkörper haben.

Vergleich heller und dunkler Fliegen

Die zwei Wissenschafterinnen, Héloïse Bastide und Andrea Betancourt, arbeiten in der Forschungsgruppe von Christian Schlötterer am Institut für Populationsgenetik der Vetmeduni Vienna und haben sich der Fragestellung angenommen.

Sie untersuchten 8.000 weibliche Fruchtfliegen, indem sie die Tiere in fünf Pigmentkategorien - von nicht pigmentiert über schwach bis sehr stark pigmentiert - einteilten. Die Forscher mischten die 100 hellsten Fliegen und sequenzierten das gesamte genetische Material.

Dasselbe taten sie mit der Gesamtheit der 100 dunkelsten Fliegen. Eine Abgleich der DNA Sequenzen brachte 17 Unterschiede im Genom der Fliegen ans Tageslicht.

Bei diesen Unterschieden handelt es sich um so genannte SNPs (single nucleotide polymorphisms). SNPs sind im Genom verteilte Unterschiede  einzelner Basenpaare. Diese Unterschiede werden von Generation zu Generation weiter vererbt und tragen zur Vielfalt innerhalb einer Population bei.

Die Regulation der Gene ist wichtig

Alle identifizierten SNPs befinden sich in der Nähe der bereits für ihre Rolle in der Pigmentproduktion bekannten Gene.

Die meisten SNPs wurden allerdings in so genannten nicht-kodierenden Regionen im Genom, also in Bereichen der DNA, die keine Information für die Herstellung von Proteinen enthalten.

Allerdings fanden sich in diesem Fall die SNPs in der Nähe einiger Sequenzen, die für die Regulation von „Pigment-Genen“ verantwortlich sind.

Vereinfacht ausgedrückt: Die Pigmentierung der Fliegen wird nicht nur von den Pigment produzierenden Genen gesteuert, sondern resultiert aus den genetischen Veränderungen benachbarter regulatorischer Bereiche auf der DNA. Bastide und Betancourt erklären: „Wir konnten mit unserer Arbeit sehr viel über Kontrollmechanismen der Pigmentproduktion lernen.

Einige unserer Erkenntnisse können möglicherweise auf andere Tierarten umgelegt werden. Unsere neue Methode is so kostengünstig und exakt, dass sie auch für viele Tier- und Pflanzenarten angewendet werden kann, die bisher nicht untersucht werden konnten. “

Der Artikel “A Genome-Wide, Fine-Scale Map of Natural Pigmentation Variation in Drosophila melanogaster” von Héloïse Bastide, Andrea Betancourt, Viola Nolte, Raymond Tobler, Petra Stöbe, Andreas Futschik und Christian Schlötterer wurde im Journal PLOS Genetics veröffentlicht und ist unter folgendem link abrufbar: http://www.plosgenetics.org/doi/pgen.1003534


Weitere Meldungen

Vetmeduni Vienna

Studie: Fliegenart trägt Spuren eines evolutionären „Hypes“ in den Genen

Eine Fruchtfliegenart, die es nur auf der Insel Mauritius gibt, weist im Vergleich mit der Art, deren Vertreter weltweit um fast jeden Obstkorb kreisen, einige genetische Besonderheiten auf
Weiterlesen

Fruchtfliegen in Behältern; Bildquelle: Vetmeduni Vienna/Kapun

Wie evolutionäre Anpassung in den Genen entsteht

Die Fähigkeit, sich an veränderte Lebensumstände anzupassen, ist die Grundlage für Evolution. So stellen sich Arten beispielsweise auf die Folgen eines Klimawandels ein. Wie sich die Erbsubstanz DNA dabei genau verändert, ist aber weiterhin unklar
Weiterlesen

Modell der Fruchtfliege Drosophilia; Bildquelle: Björn Brembs

Open-Source-Software zur Analyse der Bewegungen von einzelnen Drosophila-Fruchtfliegen

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin und des Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona haben Software zur Analyse der Bewegungen von einzelnen Drosophila-Fruchtfliegen und deren Larven entwickelt
Weiterlesen

Fruchtfliegen in speziell für sie entwickelten Zuchtbehältern; Bildquelle: Vetmeduni Vienna/Wassermann

Wie Fruchtfliegen durch Veränderungen ihrer Genen die Welt eroberten

Wissenschafter vermuteten bisher, dass Fruchtfliegen durch Veränderungen in ihren Genen vor rund zehntausend Jahren kältere Lebensräume erobern konnten
Weiterlesen

Fruchtfliegen lieben anders

Männliche Fruchtfliegen übertragen beim Geschlechtsverkehr nicht nur Spermien, sondern auch den Wirkstoff "Sexpeptid", der das Fortpflanzungsverhalten der Weibchen verändert
Weiterlesen

Bei den Fruchtfliegen sind immer zwei Duftrezeptoren im Doppelpack aktiv

Riechrezeptoren der Fruchtfliege arbeiten im Tandem

Insekten riechen Düfte anders als Wirbeltiere: Bei ihnen arbeiten die Riechrezeptoren nur im Doppelpack. Diese spektakuläre Entdeckung machte die Forschergruppe um Prof. Dr. Dr. Dr. med. habil. Hanns Hatt (Lehrstuhl für Zellphysiologie der Ruhr-Universität). Die Biologen konnten nachweisen, dass erst die Kopplung von zwei Rezeptoren zu einer funktionsfähigen Struktur führt. Das den Duft erkennende spezifische Rezeptorprotein bildet ein Tandem mit einem allgemein vorkommenden Riechrezeptorprotein, wodurch die Empfindlichkeit für Duftmoleküle tausendmal höher wird. Das Magazin "Nature Neuroscience" veröffentlicht die Forschungsergebnisse in seiner Ausgabe vom 27. Dezember 2004
Weiterlesen


Wissenschaft


Universitäten


Neuerscheinungen