Laut Darwinismus können Mutationen keinen bestimmten Zweck oder Plan haben. Mit anderen Worten, sie müssen zufällig passieren, und dann kommt die natürliche Auslese ins Spiel. An ihre Umwelt angepasste Organismen bleiben am Leben und entwickeln sich weiter, bzw. nicht angepasste sterben ab. Zufällige Mutationen sind also die Grundlage der Evolutionstheorie, die wir seit der Schulzeit kennen. Eine aktuelle Studie hat diese Theorie jedoch teilweise in Frage gestellt, weil sie beweist, dass Mutationen nicht völlig zufällig sein können. Wissenschaftler kamen zu diesem Schluss, indem sie ein weit verbreitetes Unkraut am Straßenrand namens Brunnenkresse (Arabidopsis thaliana) untersuchten. Wie sich herausstellte, verhindert die Pflanze die Veränderung von für sie wichtigen Genen, lässt aber gleichzeitig andere Teile des Genoms «offen» um Änderungen vorzunehmen.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass DNA-Mutationen einem bestimmten Muster folgen
Inhalt
- < li >1 Warum DNA-Mutationen in Zellen vorkommen
- 2 Arten von Mutationen
- 3 Muster von DNA-Mutationen
- 4 Wie funktioniert das Genschutzsystem gegen Mutationen
Warum treten DNA-Mutationen in Zellen auf?
Man kann nicht sagen, dass eine in Nature veröffentlichte Studie widerlegt die Evolutionstheorie. Der Zufall spielt laut Wissenschaftlern immer noch eine Rolle. Der Mutationsprozess kann jedoch viel komplizierter sein als bisher angenommen.
Die Wahrscheinlichkeit zufälliger Fehler ist hoch. Darüber hinaus wird dieses zerbrechliche Molekül in einer Zelle laut Wissenschaftlern im Durchschnitt täglich 1.000 bis 1 Million Mal beschädigt. Außerdem können während des Kopiervorgangs bei der Zellteilung Fehler in der DNA auftreten. Aber warum mutieren wir in diesem Fall nicht ständig?
DNA-Zellen haben Mechanismen, die DNA-Fehler reparieren
Glücklicherweise verfügt der Körper über Mechanismen, die Schäden an diesem wichtigen Molekül entgegenwirken . Zellen verfügen über komplexe Mechanismen, die Fehler erkennen und korrigieren. Daher arbeiten die Zellen ständig daran, die DNA in der richtigen Form zu erhalten.
Würden diese Mechanismen dagegen perfekt funktionieren, würden überhaupt keine Mutationen auftreten. Und so wäre Evolution unmöglich. Aber die Proteine, die dafür verantwortlich sind, Fehler in der DNA zu finden und zu korrigieren, machen ihre Arbeit nicht perfekt. Daher bleiben manchmal Schäden und Kopierfehler zurück, die zu Mutationen führen.
Arten von Mutationen
Wie Wissenschaftler anmerken, werden alle Mutationen in zwei Haupttypen unterteilt – somatische, die nicht auf die Nachkommen übertragen werden, und die sogenannte Keimbahn. Wie Sie sich vorstellen können, kann letzteres vererbt werden. Beispielsweise wird ein Krebstumor, bei dem es sich um eine mutierte Zelle handelt, nicht vererbt. Aber die Veränderung der Gene spiegelt sich gut in den Nachkommen wider.
Daher sind Keimbahnmutationen die treibende Kraft der Evolution, die es der natürlichen Selektion ermöglicht, zu funktionieren. Wenn die Mutation erfolgreich ist und dem Organismus hilft, zu überleben, bleibt sie bestehen und wird von Generation zu Generation weitergegeben. Hier können Sie mehr darüber lesen, was Mutationen sind und wie sie sich unterscheiden.
Kresse schützt wichtige Gene vor Mutationen
DNA-Mutationsmuster
Um herauszufinden, ob Mutationen zufällig auftreten, entschieden sich die Autoren der Arbeit zu untersuchen, wie gleichmäßig sie in Gen- und Nicht-Genregionen der DNA im Genom der Brunnenkresse vorkommen. Laut Wissenschaftlern eignet sich diese Pflanze hervorragend zum Studium, da ihr Genom etwa 120 Millionen Basenpaare enthält und nicht Milliarden, wie beispielsweise beim Menschen. Dies vereinfacht die Sequenzierung von Pflanzen-DNA.
Wissenschaftler beobachten seit mehreren Jahren Veränderungen im Genom der Pflanze. In dieser Zeit wurden Hunderte von Brunnenkresse-Einheiten mehrerer Generationen gezüchtet. Gleichzeitig sequenzierten sie mehr als anderthalbtausend Genome. Als Ergebnis konnten sie mehr als eine Million Mutationen identifizieren. Die Analyse zeigte jedoch, dass in dem Teil des Genoms, der für wichtige Gene verantwortlich ist, viel weniger Mutationen vorhanden sind als in Nicht-Genregionen.
„Höchstwahrscheinlich, andere Organismen haben genetische Mutationen, die nicht zufällig sind“, sagt Studienleiter Gray Monroe von der University of California, Davis.
Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass es einen Schutzmechanismus gibt, der potenziell gefährliche Veränderungen im Erbgut verhindert. Wissenschaftler sagen, dass Veränderungen in den Genen, die für lebenswichtige Prozesse verantwortlich sind, wahrscheinlich negative Folgen haben, die zu Krankheiten oder sogar zum Tod führen können. Daher sind besonders wichtige Gene am wenigsten anfällig für Veränderungen.
Mutationsschutz kann Krebsentstehung verhindern
Wie das Genschutzsystem gegen Mutationen funktioniert
Im Zuge weiterer Forschungen gelang es den Autoren der Arbeit herauszufinden, wie der Mechanismus zum Schutz der DNA vor Veränderungen funktioniert. Die wichtigsten Gene senden spezifische Signale an DNA-Reparaturproteine. Die Signalübertragung erfolgt über Histone, also Proteine, aus denen DNA Chromosomen bildet.
Wichtige Genregionen befinden sich um Histone, die bestimmte chemische Markierungen aufweisen. Wie Wissenschaftler vermuten, sind diese Markierungen genau die Signale, die zur Stabilität der DNA in diesen Bereichen beitragen.
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Die Ergebnisse der Forschung können später in der Medizin nützlich sein. Wenn Menschen lernen, bestimmte Bereiche der DNA vor Mutationen zu schützen, kann beispielsweise die Entstehung von Krebstumoren verhindert werden. Es sind jedoch noch weitere Tierstudien erforderlich, um die Richtigkeit dieser Theorie endgültig zu überprüfen. Nun, am Ende möchte ich Sie daran erinnern, dass Wissenschaftler kürzlich einen weiteren Faktor herausgefunden haben, der Mutationen beeinflusst – das ist die Schwerkraft. Wie sich herausstellte, treten Mutationen in Schwerelosigkeit schneller auf.