Forscher haben das bisher kleinste Genom aller höheren Pflanzen entdeckt. Seine Analyse macht die nach wie vor rätselhafte "Junk-DNA", den Großteil des Erbguts, noch mysteriöser.

Das Genom ist das Buch des Lebens. Es steckt in jeder Zelle jedes Lebewesens. Bleibt man bei diesem Bild, so kann man sich die Gene wie Sätze vorstellen, die Forscher mittlerweile lesen können. Anhand der darin enthaltenen Informationen bauen Zellen die lebensnotwenigen Proteine (Eiweiße). Bei uns Menschen machen Gene nur ungefähr zwei Prozent des Genoms aus. Sie sind eingebettet in riesige Passagen aus Kauderwelsch, das bisher niemand versteht. Die Bedeutung des Löwenanteils der DNA ist also nach wie vor nicht geklärt. Lange ging man davon aus, dass er gar keine besitzt. Diese Annahme sorgte für den geringschätzigen Namen "Junk-DNA" ("Müll-DNA").

Müll oder Nicht-Müll, das ist hier die Frage...

In letzter Zeit mehren sich jedoch die Hinweise, dass das ein vorschneller Schluss war. Wissenschaftler vermuten inzwischen, dass dieser vermeintliche Abfall wichtige Aufgaben besitzt, etwa indem er reguliert, wie oft und in welchem Ausmaß unterschiedliche Gene von der Zellmaschinerie in Proteine umgesetzt werden. Diese Theorie vertritt beispielsweise das seit 2003 existierende, groß angelegte Forschungsprojekt Encode ("Encyclopedia of DNA Elements").

Ein Forscherteam widerlegt mit seiner neuen Studie nun aber, dass Junk-DNA unverzichtbar für komplexes Leben ist. Die Wissenschaftler um Luis Herrera-Estrella vom Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) in Mexiko und Victor Albert von der University at Buffalo postulieren in der Fachzeitschrift "Nature", Junk-DNA sei eben doch Müll und verzichtbar - zumindest in einem bestimmten Organismus. Denn die fleischfressende Wasserpflanze Utricularia gibba (Zwerg-Wasserschlauch) ist der erste bisher bekannte Organismus, der den "Müll" einfach entsorgt hat. Das Genom dieses erstaunlichen Gewächses besteht laut den Forschern zu 97 Prozent aus Genen. Lediglich drei Prozent Junk-DNA ist dort zu finden. "Diese Pflanze hat den Großteil dessen eliminiert, was normalerweise das Genom von Pflanzen ausmacht. Das bedeutet, auch ohne Junk-DNA kann eine voll funktionstüchtige mehrzellige Pflanze überleben, die viele unterschiedliche Zellen, Organe, Gewebetypen und Blüten besitzt", sagt Albert.

Am außergewöhnlichsten sind die ungefähr einen Millimeter großen, unter Wasser liegenden Fangblasen der fleischfressenden Pflanze. Utricularia gibba pumpt Wasser aus deren Innenraum, wodurch ein Unterdruck entsteht, mit dem sie Beute einsaugt – kleine Tiere wie beispielsweise Wasserflöhe.

Kleinstes Genom der Pflanzenwelt

Das Erbgut des Zwerg-Wasserschlauchs ist das kleinste, das bisher in der Pflanzenwelt entdeckt wurde. Es hat ungefähr 80 Millionen Basenpaare. Zum Vergleich: Wein hat 490 Millionen und Tomaten haben 780 Millionen. Dennoch unterscheidet sich die Anzahl der Gene des Zwerg-Wasserschlauchs - es sind ungefähr 28.500 - kaum von der in Wein oder Tomate.

Die geringe Größe des Genoms von Utricularia gibba ist umso überraschender, als es sich im Laufe seiner Evolution sogar dreimal verdoppelt hat - um dann wieder einen Großteil davon zu beseitigen.

Offenbar hat die Pflanze eine außergewöhnlich starke Neigung, den nichtkodierenden Anteil ihres Erbguts zu verkleinern, wohingegen die bisher bekannten Spezies den gegenteiligen Drang besitzen. Das Bild von der Junk-DNA und ihrer Bedeutung wird dadurch noch komplexer, als es ohnehin schon war.