Forscher der Universität Nagoya entdeckten, dass Zitteraale, die bis zu 860 Volt erzeugen können, durch einen der Elektroporation ähnlichen Prozess genetische Veränderungen in nahegelegenen Organismen hervorrufen können. Bildnachweis: SciTechDaily.com
Zitteraale können auf natürliche Weise die Genetik benachbarter Organismen verändern, eine Entdeckung von Nagoya-Universität Forscher, die die Rolle natürlicher Elektrizität bei genetischen Veränderungen hervorheben.
Der Zitteraal ist das größte Energie erzeugende Lebewesen der Erde. Es kann bis zu 860 Volt abgeben, was ausreicht, um eine Maschine anzutreiben. In einer aktuellen Studie hat eine Forschungsgruppe der Universität Nagoya in Japan herausgefunden, dass Zitteraale genug Elektrizität abgeben können, um kleine Fischlarven genetisch zu verändern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachjournal PeerJ – Leben und Umwelt.
Elektroporation in der Natur verstehen
Die Ergebnisse der Forscher ergänzen unser Wissen über Elektroporation, eine Technik zur Genabgabe. Bei der Elektroporation wird ein elektrisches Feld verwendet, um temporäre Poren in der Zellmembran zu erzeugen. Dadurch können Moleküle, wie DNA oder Proteine, gelangen in die Zielzelle.
Forscher fanden heraus, dass Zitteraale, die größten Energie erzeugenden Lebewesen der Erde, genug Elektrizität abgeben können, um kleine Fischlarven genetisch zu verändern. Bildnachweis: Shintaro Sakaki
Die Forschungsgruppe wurde von Professor Eiichi Hondo und Assistenzprofessor Atsuo Iida von der Universität Nagoya geleitet. Sie dachten, wenn Strom in einem Fluss fließt, könnte dies Auswirkungen auf die Zellen benachbarter Organismen haben. Zellen können DNA-Fragmente in Wasser einbauen, sogenannte Umwelt-DNA. Um dies zu testen, setzten sie die jungen Fische in ihrem Labor einer DNA-Lösung mit einem im Licht leuchtenden Marker aus, um zu sehen, ob der Zebrafisch die DNA aufgenommen hatte. Dann führten sie einen Zitteraal ein und veranlassten ihn, in ein Futterhäuschen zu beißen, um Elektrizität abzuleiten.
Zitteraale: Natürliche Agenten genetischer Veränderungen
Laut Iida wird Elektroporation gemeinhin als ein Prozess angesehen, der nur im Labor vorkommt, er war jedoch nicht überzeugt. „Ich dachte, Elektroporation könnte in der Natur vorkommen“, sagte er. „Mir wurde klar, dass Zitteraale im Amazonas durchaus als Energiequelle fungieren könnten, in der Umgebung lebende Organismen könnten als Empfängerzellen fungieren und ins Wasser freigesetzte DNA-Fragmente aus der Umwelt würden zu fremden Genen werden und eine genetische Rekombination in den umliegenden Organismen verursachen wegen elektrischer Entladung.“
Die DNA von Zebrafischlarven wurde durch die Elektrizität des Aals verändert (grün dargestellt). (Zebrafisch- und hervorgehobene GFP-Bilder werden überlagert). Bildnachweis: Shintaro Sakaki
Die Forscher fanden heraus, dass 5 % der Larven Marker aufwiesen, die einen Gentransfer zeigten. „Dies deutet darauf hin, dass die Entladung des Zitteraals den Gentransfer in die Zellen förderte, obwohl Aale im Vergleich zu Maschinen, die normalerweise bei der Elektroporation verwendet werden, andere Pulsformen und instabile Spannungen aufweisen“, sagte Iida. „Zitteraale und andere Organismen, die Strom erzeugen, könnten genetische Veränderungen in der Natur beeinflussen.“
Andere Studien haben ein ähnliches Phänomen beobachtet, das bei natürlich vorkommenden Feldern auftritt, wie z. B. Blitze, die Nematoden und Bodenbakterien beeinträchtigen. Iida ist sehr begeistert von den Möglichkeiten der elektrischen Feldforschung in lebenden Organismen. Er glaubt, dass diese Auswirkungen über das hinausgehen, was herkömmliche Weisheiten verstehen können. Er sagte: „Ich glaube, dass Versuche, neue biologische Phänomene zu entdecken, die auf solchen „unerwarteten“ und „über den Tellerrand hinausgehenden“ Ideen basieren, die Welt über die Komplexität lebender Organismen aufklären und in der Zukunft Durchbrüche auslösen werden.“
Die Zebrafischlarven und eine DNA-Lösung wurden in einen kleinen Behälter gegeben und in den Tank gelegt, wo der Zitteraal elektrische Impulse erzeugt, wenn er vom Experimentator gefüttert wird. Bildnachweis: Shintaro Sakaki
Referenz: „Die Entladung elektrischer Organe von Zitteraalen erleichtert die DNA-Transformation in Knochenfischlarven unter Laborbedingungen“ von Shintaro Sakaki1, Reo Ito1, Hideki Abe1, Masato Kinoshita2, Eiichi Hondo1, Atsuo Iida, 4. Dezember 2023, PeerJ – Leben und Umwelt.
DOI: 10.7717/peerj.16596