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Wolfgang B. Lindemann, Bakteriegenome im Vergleich, Studium Integrale Journal 9 (2002), p. 53f (Mai 2002)

Rickettsien sind intrazellulär lebende Bakterien, die durch Vektoren wie Läuse und Zecken übertragen werden. Rickettsia prowazekii (natürlicher Wirt: Läuse) verursacht Fleckfieber, R. conorii (natürlicher Wirt: die Hundezecke Rhipicephalus sanguineus) die Mittelmeerform des Fleckfiebers. Nach herkömmlicher Datierung gingen R. prowazekii und R. conoriii vor 80 bzw. 40 Millionen Jahren aus einem gemeinsamen Vorfahren hervor, der heute ausgestorben sein soll. Das R. prowazekii-Genom einer Länge von 1.1 Milliarden Basenpaare wurde 1998 sequenziert, das R. conorii Genom (1.3 Milliarden Basenpaare) kürzlich. Ein Vergleich der beiden Genome gibt interessante Einsichten über (mikro-)evolutionäre Veränderungen eines Genoms (OGATA et al. 2001): R. conorii hat 1374 funktionelle Gene, R. prowazekii nur 834. R. prowazekii hat 30 Gene, die bei R. conorii nicht funktionell sind, für sechs von ihnen sind nicht-funktionelle Reste im Genom zu erkennen, 24 von ihnen fehlen bei R. conorii. Die überzähligen Gene bei R. conorii wiederum betreffen signifikant häufiger die Bereiche DNA-Replikation, Transporter, regulatorische Funktionen und Antibiotikaempfindlichkeit.

Die Reihenfolge der Gene in beiden Genomen ist identisch bis auf einige kurze Abschnitte am Ende des einzigen Chromosoms, in welchem die Gene in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind, was sich als eine Umkehrung von DNA-Stücken erklären läßt. Diese Umkehrung findet sich auch bei anderen Bakterien der Gattung Rickettsia, wobei die Verteilung mit der bisherigen Taxonomie übereinstimmt: R. prowazekii näherstehende Bakterien haben das R. prowazekii-Genmuster und vice versa.

In vielen Fällen besitzt R. conorii einfach nur mehr Kopien eines Gens als R. prowazekii. Die Hälfte der Gene, die bei R. prowazekii nicht mehr funktionell sind, existieren noch inkomplett: an derselben Stelle wie im R. conorii Genom hat R. prowazekii DNA-Sequenzen, die wenigstens einem Teil des betreffenden Gens entsprechen. Es sind verschiedene Stadien des Genverlustes erkennbar: Einige Gene sind fast völlig verschwunden, andere noch zu einem erheblichen Teil erhalten, wieder andere sind nur in mehrere Einzelteile zerlegt und werden oft noch zum Teil exprimiert. Der Genzerfall wirkt wie das vereinigte Ergebnis von Mutation und Adaptation. Die durch Mutationen verringerte Funktionsfähigkeit des DNA-Reparatursystems bei R. prowazekii hat vielleicht zu dem stärkeren Genverlust beigetragen.

Ansätze für die Entstehung funktionell neuer Gene sind trotz der behaupteten langen Zeitspanne seit behaupteten der Abspaltung vom „ letzten gemeinsamen Vorläufer“ nicht zu erkennen.

C) Homepage von Wolfgang Lindemann aus Hamburg

OGATA H, AUDIC S, RENESTO-AUDIFFREN P, FOURNIER PE, BARBE V, SAMSON D, ROUX V, COSSART P, WEISSENBACH J, CLAVERIE JM, RAOULT D „Mechanisms of Evolution in Rickettsia conorii and R. prowazekii“, Science 293, 2093-2098 (14. 9. 2001)

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