Robert Klatt
Das Genom des Südamerikanischen Lungenfischs (Lepidosiren paradoxa) ist 30 Mal größer als beim Menschen. Der Fisch besitzt damit die umfangreichsten Erbinformationen aller Lebewesen auf der Erde.
Würzburg (Deutschland). Alle lebenden Landwirbeltiere einschließlich des Menschen stammen von einem fischähnlichen Lebewesen ab, das vor etwa 420 bis 360 Millionen Jahren erstmals die Landmassen der Erde betreten hat. Die engsten noch lebenden Verwandten des gemeinsamen Vorfahrens sind die Quastenflosser und die Lungenfische. Forscher haben bereits 2021 das Genom des Australischen Lungenfisches (Neoceratodus forsteri) entschlüsselt und dabei starke Ähnlichkeiten zu Landwirbeltieren entdeckt.
Nun haben Wissenschaftler der Universität Konstanz und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) erstmals das Genom Westafrikanischen und des Südamerikanischen Lungenfisches entschlüsselt. Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Nature wurde dabei entdeckt, dass der Südamerikanische Lungenfisch (Lepidosiren paradoxa) ein Genom aus über 90 Milliarden Basenpaaren besitzt. Es handelt sich dabei um das mit Abstand größte bekannte Genom aller Tiere, einschließlich des Menschen.
Zuvor hatte der Australische Lungenfisch mit 43 Milliarden Basenpaaren das größte bekannte Genom. Das Genom des Südamerikanischen Lungenfischs ist also mehr als doppelt so groß wie beim alten Rekordhalter.
„18 der 19 Chromosomen des Südamerikanischen Lungenfisches sind schon einzeln jeweils größer als das gesamte menschliche Genom mit seinen knapp drei Milliarden Basen.“
Laut den Wissenschaftlern ist das Genom des Südamerikanischen Lungenfischs so groß, weil dieser sogenannte autonome Transposons besitzt. Es handelt sich dabei um Abschnitte der DNA, die Kopien bilden, die dann in anderen Stellen des Genoms eingebaut werden. Das Erbgut des Fisches wächst dadurch stark. Bei anderen Lebewesen läuft dieser Prozess ebenfalls ab, aber deutlich langer als beim Südamerikanischen Lungenfisch. Ihr Genom erreicht deshalb nicht dieselbe Größe.
Das Genom des Südamerikanischen Lungenfischs wächst so schnell, dass seine Größe alle zehn Millionen Jahre um die Größe des gesamten Genoms des Menschen zunimmt.
„Und es wächst weiter. Wir haben Belege dafür gefunden, dass die verantwortlichen Transposons noch immer aktiv sind.“
Laut den Forschern wächst das Genom des Südamerikanischen Lungenfischs wahrscheinlich, weil dieser nur eine sehr niedrige piRNA-Konzentration besitzt. Es handelt sich dabei um eine RNA, die die Ausbreitung von Transposons normalerweise hemmt. Die Studie zeigt zudem, dass die Anordnung der Gene beim Südamerikanischen Lungenfisch trotz des schnellen Wachstums des Genoms stabil ist.
In weiteren Studien möchten die Forscher das Genom des Südamerikanischen Lungenfischs mit dem Genom anderen Lungenfische vergleichen. Das dabei gewonnene Wissen soll dabei helfen, neue Informationen über den gemeinsamen Vorfahren der Landwirbeltiere zu erlangen.
Nature, doi: 10.1038/s41586-024-07830-1
