Wissenschaftler wissen seit langem, dass sich sogar Arten wie Wölfe, Hunde, Kojoten, Großkatzen und Wale kreuzen können. Doch trotz dieser Vermischung der Gene bleiben diese Tiere eigenständige Arten. Eine neue in Nature veröffentlichte Studie beleuchtet dieses Phänomen, indem sie eine besondere Region innerhalb des X-Chromosoms identifiziert, die als leistungsstarke „Zeitkapsel“ fungiert und genetische Unterschiede zwischen Arten bewahrt.
Forscher des Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS) nutzten fortschrittliche künstliche Intelligenz, um die Genome von 22 Säugetierarten zu analysieren. Dabei wurde ein riesiger Bereich auf dem X-Chromosom entdeckt, der als X-chromosomale Rekombinationswüste (XLRD) bezeichnet wird und seit über 100 Millionen Jahren bemerkenswert unverändert geblieben ist. Diese Region erstreckt sich über fast 30 % des X-Chromosoms und fungiert als Barriere für den Genaustausch und trägt dazu bei, die Artengrenzen auch bei Kreuzungen aufrechtzuerhalten.
„Bisher fehlten uns detaillierte Karten, die zeigen, wie sich Gene während der Reproduktion verändern“, erklärt Dr. Nicole Foley, Hauptautorin der Studie. Diese Vermischung von genetischem Material durch Rekombination erschwert häufig die Suche nach evolutionären Beziehungen. Die KI-gestützte Genomanalyse ermöglicht es Wissenschaftlern nun, diesen verborgenen Bauplan der Evolution zu entschlüsseln.
Das XLRD fungiert wie eine „Zeitkapsel“ und bewahrt eine Momentaufnahme der Ahnenbeziehungen auf, die sonst durch den weit verbreiteten Genaustausch zwischen Arten verdeckt würden.
„Bemerkenswerterweise scheint die XLRD ein wiederkehrendes und altes Merkmal bei Säugetieren zu sein“, erklärt Foley. „Es taucht auf den X-Chromosomen verschiedener Arten genau an der gleichen Stelle ein. Das deutet darauf hin, dass dort etwas funktionell Wichtiges passiert.“
Die Entdeckung dieser konservierten Region war besonders überraschend, da frühere Studien darauf hindeuteten, dass Fortpflanzungsbarrieren in verschiedenen Artengruppen unabhängig voneinander und schnell entstehen.
Eine entscheidende Rolle bei der Artbildung
Abgesehen davon, dass es als genetische Zeitkapsel fungiert, scheint das XLRD entscheidend für die Artbildung zu sein – den Prozess, durch den sich neue Arten entwickeln. Diese Region ist dicht gepackt mit Genen, die für die Fortpflanzung beider Geschlechter relevant sind, einschließlich derjenigen, die an der Stummschaltung der Geschlechtschromosomen beteiligt sind. Dr. Bill Murphy, ein leitender Forscher der Studie, vermutet, dass die einzigartigen genetischen Schalter, die in und um das XLRD eingebettet sind, eine wichtige Rolle bei der bei Hybridnachkommen beobachteten Unfruchtbarkeit und der reproduktiven Isolation in der Natur spielen könnten. Diese Ergebnisse deuten sogar auf mögliche Zusammenhänge zwischen XLRD und menschlichen Fortpflanzungsstörungen wie dem polyzystischen Ovarialsyndrom hin.
Diese Forschung eröffnet neue Wege zum Verständnis der Komplexität der Fortpflanzung sowohl bei Tieren als auch beim Menschen. Durch die Entschlüsselung der Geheimnisse, die in dieser alten genomischen „Zeitkapsel“ verborgen sind, könnten Wissenschaftler wertvolle Einblicke in reproduktive Dysfunktionen gewinnen und letztendlich zu Lösungen für Unfruchtbarkeitsprobleme beitragen.
