Die Säugetier-Mixtur

US-Wissenschaftler haben bei Mäusen ein DNA-Stück eingesetzt, das bei Fledermäusen normalerweise die Flügelentwicklung steuert. Das Ergebnis: Die mutierten Mäuse zeigen abnorm lange Vordergliedmaßen, was auch einem der Schritte entspricht, den die Evolution in Richtung des Fledermausflügels nehmen musste. Die Arbeit scheint eine Theorie zu stützen, laut der Variationen in der Art, wie vorhandene Gene kontrolliert werden, zu den treibenden Kräften bei der Fortentwicklung zählen – und nicht nur Mutationen in einzelnen Bereichen des Gencodes.

Die etwas längeren Extremitäten der transgenen Mäusen "machen die Tiere fledermausartiger", sagt Nipam Patel, Professor für Molekular- und Zellbiologie an der University of California in Berkeley, der die Studie kennt. "Das scheint nur ein subtiler Unterschied zu sein, aber die Evolution arbeitet eben mit genau diesen subtilen Schritten."

Richard Behringer, Professor für Molekulargenetik am "MD Anderson Cancer Center" der University of Texas, konzentrierte sich bei der Studie auf das Gen "Prx1", das beim Längenwachstum von Gliedmaßenknochen eine Rolle spielt. Die Expression wird von einer anderen DNA-Sequenz reguliert, die sich "Prx1 Enhancer" nennt. Um die Wirkungsweise dieses Verstärkers zu untersuchen, setzte Behringer zusammen mit seinen Kollegen die Fledermausversion bei Mäusen ein. Diese kontrollierte dann plötzlich das nagereigene Prx1. Heraus kamen Mäuse, deren Vorderläufe von Geburt an im Schnitt rund sechs Prozent länger waren als bei der unbehandelten Kontrollgruppe. Der Unterschied sei deutlich sichtbar gewesen, erklärt Behringer, doch die Tiere sahen insgesamt noch aus wie Mäuse. "Die fliegen auch dann nicht einfach aus ihrem Käfig."

Um abzuheben, müssten die Tiere noch eine ganz andere Art von Gliedmaßen entwickeln, wie sie bei den Fledermäusen vorkommen – deren Vorderläufe sind noch länger und besitzen Membranen, die zwischen den Knochen liegen. Behringer würde nun auch gerne testen, was passiert, wenn der Prx1 Enhancer von anderen Tieren bei Mäusen eingesetzt würde, etwa der von Walen oder Walbabys, kleinen Kängurus.

Schon Charles Darwin dachte über die Evolution der verschiedenartigen Gliedmaßen der Tiere in seinem Hauptwerk "Die Entstehung der Arten" nach. Ausgehend von grundlegenden Mustern ergeben sich demnach durch nachfolgende, kleine Veränderungen die heute existierenden unterschiedlichen Vorderläufe – menschliche Hände, Fledermausflügel, Walflossen.

"Wir glauben, dass wir genau eine solche kleine Veränderung mit unserer Mutation vorgenommen haben", sagt Behringer. Es sei vorstellbar, dass sich im Laufe der Evolution so viele davon ergeben hätten, dass eine Extremität immer länger geworden sei, "bis ein Teil des Gewebes dann zwischen die Finger geriet, was letztlich zur Struktur wurde, die die Fledermaus fliegen lässt".

Susan Mackem, Leiterin der Abteilung für Entwicklungsbiologie am Krebsforschungszentrum des US-National Cancer Institute, hält Behringers Arbeit für eine "sehr schöne Demonstration eines Sachverhalts, für den es bereits lange Zeit erste Indizien" gegeben habe – nämlich dass "Proteinsequenzen die Evolution auf eine bestimmte Art vorantreiben".

Behringers Team fand auch etwas Überraschendes heraus: Bei der Herstellung von mutierten Mäusen, denen man den Prx1 Enhancer gänzlich entzog, ergaben sich Vorderbeine der normalen Größe. Das könnte darauf hindeuten, dass mehr als nur ein Verstärker die Expression des Prx1-Gens bei Mäusen steuert. So werde eine "regulative Redundanz" erhalten, wie Behringer das nennt. "So lange es eine Kopie des Gens gibt, die die Arbeit erledigt, kann eine zweite ruhig kreativ sein", meint Ann Burke, Biologieprofessorin an der Wesleyan University, dazu. (bsc)