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Käferkot könnte die Evolution von Hefen über Millionen Jahre mitgeprägt haben
Im Erbgut holzbewohnender Hefen liegt ein vierteiliger Genblock, der ursprünglich von einem RNA-Virus stammt. Genvergleiche deuten auf drei Übertragungen zwischen verschiedenen Hefearten hin, in einem Fall nur für einen Teil des Blocks. Holzfressende Insekten könnten den Austausch begünstigt haben, doch ihr Beitrag ist bislang nicht direkt belegt.
Buffalo (U.S.A.). Holzbewohnende Hefen der Gattung Scheffersomyces leben in morschen Stämmen und im Darm mancher holzfressender Insekten. Dort können verschiedene Hefearten miteinander in Kontakt kommen, obwohl sich ihre Entwicklungslinien vor langer Zeit getrennt haben.
In ihren Genomen finden sich außerdem Erbgutabschnitte, deren Vorfahren einst zu RNA-Viren gehörten. Solche eingefügten Virusreste verlieren oft nach und nach ihre ursprüngliche Funktion, einige bleiben jedoch über Millionen Jahre erhalten.
Forscher der University at Buffalo (UB) um Derek J. Taylor haben das Genpaket STORM in mehreren Scheffersomyces-Arten untersucht. Dafür verglichen sie Genomsequenzen, rekonstruierten Stammbäume einzelner Gene und analysierten, welche Bereiche neben dem Genpaket liegen.
STORM besteht aus vier benachbarten Genen, TLC1 bis TLC4, deren Abstammung sich auf Totiviren zurückführen lässt. Solche Viren infizieren vor allem Pilze und tragen ihr Erbgut als doppelsträngige RNA, können sich aber nicht selbst in die Wirts-DNA einbauen. Wie die ursprünglichen Virussequenzen in die Hefechromosomen gelangten, ist daher nicht geklärt.
Die genetischen Vergleiche zeigen, dass die vollständige Vierergruppe in mehreren Entwicklungslinien erhalten blieb. In einer davon reicht ihre Geschichte mindestens 15 Millionen Jahre zurück, während andere Linien nur noch beschädigte Überreste enthalten.
Der Stammbaum von STORM widerspricht an mehreren Stellen dem Verwandtschaftsbaum der beteiligten Hefearten. Unter 3.527 Stammbäumen anderer vollständiger Kerngene fand sich keiner, der die charakteristischen Abweichungen von STORM jeweils vollständig und mit starker statistischer Unterstützung reproduzierte. Zusammen mit erhaltenen Genanordnungen spricht das für drei artübergreifende Übertragungen.
Zwei dieser Ereignisse betreffen offenbar einen zusammenhängenden Genblock, im dritten wurde nur ein Teil ausgetauscht. Bei einem Stamm von Scheffersomyces stipitis stammen demnach die Varianten TLC1 bis TLC3 wahrscheinlich aus einer anderen Art, während TLC4 seine ursprüngliche Abstammung behielt.
„Nun haben wir überzeugende Belege dafür, dass ein vollständiger Genblock aus vier Genen Artgrenzen überwunden hat“, sagt Derek J. Taylor.
In einem besonders gut belegten Fall lag STORM neben Resten eines springenden DNA-Elements, das die Forscher YEET nennen. Die ähnlichen Abstammungssignaturen dieses Elements und benachbarter Gene legen nahe, dass es den Virusgenblock beim Wechsel mitgenommen haben könnte. Ein direkter experimenteller Nachweis für diesen Transport fehlt jedoch.