Ein internationales Forschungsteam, bestehend aus Wissenschaftlern der Universität zu Köln und weiteren Partnerinstitutionen, hat die asexuelle Fortpflanzung von Hornmilben untersucht. Im Fokus der Studie steht die Hornmilbe Platynothrus peltifer, welche seit über 20 Millionen Jahren ohne sexuelle Fortpflanzung überlebt. Diese spezielle Art vermehrt sich parthenogenetisch, indem sie weibliche Nachkommen aus unbefruchteten Eiern hervorbringt. Ihre Forschungsarbeiten wurden erfolgreich im Fachjournal Science Advances veröffentlicht, unter dem Titel „Chromosome-scale genome dynamics reveal signatures of independent haplotype evolution in the ancient asexual mite Platynothrus peltifer“.
Die Wissenschaftler entdeckten verschiedene Mechanismen, die dafür sorgen, dass trotz der asexuellen Fortpflanzung eine genetische Vielfalt erhalten bleibt. Das unabhängige Entwickeln der beiden Chromosomenkopien, bekannt als Meselson-Effekt, spielt dabei eine zentrale Rolle. Genomanalysen an einzelnen Milben zeigten signifikante Unterschiede zwischen den Chromosomenkopien, die kritisch für das Überleben der Spezies sind. Diese Unterschiede in der Genexpression ermöglichen schnelle Reaktionen auf veränderte Umweltbedingungen. Zudem wird durch horizontalen Gentransfer (HGT) genetisches Material von anderen Organismen aufgenommen, was zur genetischen Diversität beiträgt.
Genetische Vielfalt trotz Asexualität
Obwohl asexuelle Fortpflanzung häufig mit geringer genetischer Variabilität assoziiert wird, zeigt die Untersuchung an Platynothrus peltifer, dass es auch bei diesen Organismen verschiedene Entwicklungsmöglichkeiten für Gene gibt. In diesem Zusammenhang erklären Wissenschaftler, dass solche Mechanismen die Anpassungsfähigkeit von asexuell fortpflanzenden Arten erhöhen können. Eine ähnliche Studie über das Rädertierchen Adineta ricciae, durchgeführt von Forschern der Universitäten Cambridge und Angers sowie des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie, bestätigte auch den Meselson-Effekt als Anpassungsmechanismus für asexuell fortpflanzende Lebewesen. Max-Planck-Gesellschaft berichtet, dass besondere Genvarianten eine Rolle bei der Austrocknungstoleranz des Rädertierchens spielen, was ebenfalls auf die Bedeutung von asexueller Fortpflanzung hinweist.
Zusammenfassend zeigen diese Forschungen, dass das Überleben von asexuell reproduzierenden Arten, obwohl lange als unwahrscheinlich angesehen, durch komplexe genetische Mechanismen gesichert ist. Eine weitere interessante Entdeckung ist die von der Milbenart Oppiella nova, die ebenfalls ausschließlich weiblich ist und in Hawaii sowie Japan vorkommt. Diese Art vermehrt sich ebenfalls asexuell und lässt darauf schließen, dass es in der Natur noch ungeklärte Phänomene über asexuelle Fortpflanzung geben könnte, die weiter untersucht werden müssen.Welt berichtet, dass der Meselson-Effekt hier erstmals in der Natur nachgewiesen wurde.
Die Erkenntnisse dieser Forschungen eröffnen neue Perspektiven auf die Evolution asexueller Organismen und zeigen, dass sie möglicherweise viel robuster sind, als bisher angenommen. Zukünftige Studien könnten dabei helfen, weitere Mechanismen zu identifizieren, die zur asexuellen Evolution beitragen und die Anpassungsfähigkeit dieser Arten weiter erforschen.