Entschlüsselung der vergessenen Zeitkapseln der Evolution

Springende Gene (transposable elements: TEs) kann man sich wie Viren des Erbguts vorstellen. TEs sind kurze DNA-Abschnitte welche sich im Erbgut vermehren, selbst wenn das zu Krankheiten führt. Da TEs ein Teil unseres Erbguts sind werden sie von Eltern an die Nachkommen vererbt (vertikale Übertragung). Gelegentlich werden sie jedoch auch zwischen Arten übertragen (horizontale Übertragung). Dadurch wird sich das TE im Laufe der nächsten Generationen im Erbgut von Individuen der neuen Wirtsspezies ausbreiten. Es ist ein Rätsel wie so eine horizontale Übertragung von DNA passieren kann. Es wird aber angenommen das eine horizontale Übertragung ein seltenes Ereignis ist, daß alle paar Millionen Jahre pro Art und TE vorkommt. Kürzlich haben wir gezeigt, dass es im Modellorganismus Drosophila melanogaster innerhalb von nur 200 Jahren 11 horizontale Übertragungen von TEs gegeben hat. Diese 11 TEs breiteten sich schnell in weltweiten Populationen aus und vergrößerten das Erbgut der Fliegen um etwa 1%. Diese hohe Zahl von Invasionen ist wahrscheinlich nicht normal. Vielmehr argumentieren wir, dass es in den letzten 200 Jahre eine stark erhöhte Rate an genomischen Invasionen gegeben hat. Die Habitatexpansion von D. melanogaster nach Amerika, wahrscheinlich vom Menschen verursacht, dürfte diese erhöhte Invasionsrate ausgelöst haben. In den letzten Jahrzehnten wurden Habitatexpansionen für Tausende von Arten dokumentiert, von Insekten über Pflanzen bis hin zu Säugetieren. Es ist daher möglich, dass diese vom Menschen verursachten Habitatexpansionen als unbeabsichtigte Nebenwirkung zu einer Kontaminierung der Genome dieser Arten mit TEs geführt haben. In diesem Projekt werden wir drei Fragen untersuchen. Erstens, zeigen auch andere Arten eine hohe Anzahl an TE- invasionen in den letzten Jahren? Zweitens, können wir Risikofaktoren für eine hohe Rate an Invasionen identifizieren (z. B. Habitatexpansion)? Drittens, hat sich die Invasionsrate in den letzten Jahrhunderten erhöht, etwa zeitgleich mit dem Anstieg des globalen Frachtverkehrs? Wir werden auf drei verschiedene Quellen historischer Materials zurückgreifen: Drosophila- Arten, die zu verschiedenen Zeiten im letzten Jahrhundert gesammelt wurden, Proben aus Museumsbeständen mit einem Alter von etwa 100 bis 200 Jahren sowie Insektenreste aus wassergesättigten Fundstellen, die bis zu 5000 Jahre alt sein können. Zusammenfassend wird dieses Projekt testen, ob Menschen unbeabsichtigt die Kontamination des Erbguts verschiedener Arten durch TEs ausgelöst haben.