Biologie: Schnell zum Vielzeller

Evolution muss nicht langsam sein. Bäckerhefe macht es vor

Das Versuchen, Verwerfen und Weiterentwickeln braucht seine Zeit: Bis komplexe Lebensformen entstanden waren, vergingen Jahrmillionen. Doch eine wichtige Etappe auf dem Weg dorthin - der Sprung vom Ein- zum Vielzeller - wurde womöglich viel schneller bewältigt, als bisher gedacht. Schon 60 Tage könnten reichen, sagt William Ratcliff. Mit seinen Kollegen von der University of Minnesota regte er Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) im Reagenzglas zur Turboevolution an.

Ratcliff hatte für seine Versuche die Einzeller in Nährlösung gesetzt und, sanft geschüttelt, bei 30 °C wachsen lassen - innerhalb weniger Stunden vermehrt sich Hefe asexuell durch Knospung: Eine kleine Knopse wächst zunächst fast zur Größe der Mutterzelle heran und schnürt sich dann ab. Wie aber soll sich dadurch ein Vielzeller entwickeln? Gar nicht! Denn dazu bedarf es zweier weiterer "Zutaten": Mutation und Selektion. Statt mit natürlicher half Ratcliff der Kolonie mit "künstlicher Selektion" auf die Sprünge. Immer wenn sich relativ schwere, größere Hefepartikel am Boden seiner Zentrifuge absetzten, fischte Ratcliff diese Brocken heraus und setzte nur diese in ein frisches Nährmedium.

60 Tage und 350 Hefegenerationen später das erstaunliche Resultat: Waren es anfangs nur wenige größere Partikel gewesen, so dominierten schließlich üppige schneeflockenartige Gebilde die Kulturen. Das waren keine normalen Hefezellen mehr: Wie sich unter dem Mikroskop zeigte, waren Mutterund Tochterzellen verbunden geblieben. Offenbar hatte die Selektion bewirkt, dass anfangs sehr seltene Mutationen - vielzellige Sonderlinge - schließlich zur Regel wurden.

Und die Hefecluster wuchsen von Tag zu Tag! Einige Hundert Generationen später zeigten sie sogar schon rudimentäre Formen von Arbeitsteilung: Einzelne Zellen innerhalb des Verbundes opferten sich und begingen kontrollierten Selbstmord (Apoptose). So entstand Raum für höhere Komplexität durch weitere Verzweigung des Clusters.Die Forscher wollen nun probieren, ob auch einzellige Algen Vielzeller werden können.

GEO Nr. 03/12 - Aus Fehlern lernen
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