Gleiche Gene, anderes Sehvermögen? Neue Erkenntnisse zur Augenentwicklung
Was beeinflusst das Sehvermögen? Und können gleiche Gene zu unterschiedlicher Sehfähigkeit führen? Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universitäten Göttingen und Barcelona, der Oxford Brookes University und der Universität Durham hat dazu neue Erkenntnisse gewonnen.
Anhand von zwei Fruchtfliegenarten haben die Forschenden entdeckt, dass selbst kleine Unterschiede in der Regulation von Genen die Entwicklung der Augen beeinflussen. Dabei handelte es sich um das gleiche Gen, dessen Aktivierungszeitpunkt maßgeblich die Augengröße und damit das Sehvermögen der Fliegen bestimmte. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift BMC Biology erschienen.
Unterschiede in der Genexpression während der Augenentwicklung
Grundlage der Forschung waren die beiden Fruchtfliegenarten Drosophila simulans und Drosophila mauritiana. Die Forschenden fanden heraus, dass Drosophila mauritiana deutlich größere Augen entwickelt als deren Schwesterart. Die Unterschiede in der Augengröße wirken sich wiederum auf das Sehvermögen der Fliegen aus. Das Team untersuchte die Unterschiede in der Genexpression, also der Umwandlung der Erbinformation in Proteine, während der Augenentwicklung beider Arten. Sie fanden heraus, dass das Gen orthodenticle (otd) bei D. mauritiana früher aktiviert wird als bei D. simulans. Das Team hat zudem einen kleinen Bereich im Erbgut der Fliegen identifiziert, der für die zeitlichen Unterschiede in der Genaktivierung und vermutlich für den Unterschied der Augengröße zwischen den Arten verantwortlich ist.
Bessere Einblicke in Genexpressionsmechanismen
Außerdem entdeckte das Team, dass otd an der Entwicklung größerer Augen bei einer anderen Fruchtfliegenart – Drosophila melanogaster – beteiligt ist. „Das deutet darauf hin, dass die generelle Funktion von otd bei der Augenentwicklung in allen drei Arten erhalten geblieben ist“, so Erstautorin Dr. Elisa Buchberger von der Abteilung Entwicklungsbiologie der Universität Göttingen. „Die Ergebnisse dieser Studie liefern neue Einblicke in die Art und Weise, wie sich die Augen im Laufe der Evolution entwickelt haben. Sie zeigen auch, wie kleinste Veränderungen in der Expression von Genen mit sonst sehr ähnlichen Funktionen einen großen Einfluss auf die Größe der Augen haben können“, ergänzt Letztautor Dr. Nico Posnien von derselben Abteilung.
Die Forschung zeigt, wie wichtig es ist, zu verstehen, wie das Erbgut in funktionale Proteine umgeschrieben wird. Bessere Einblicke in Genexpressionsmechanismen haben weitreichende Konsequenzen für unser Verständnis der Evolution, aber auch für medizinische Anwendungen.
Quelle: Georg-August-Universität Göttingen
Originalpublikation:
Montserrat Torres-Oliva, Elisa Buchberger, Alexandra D. Buffry et al. Heterochrony in orthodenticle expression is associated with ommatidial size variation between Drosophila species. BMC Biology (2025). DOI: https://doi.org/10.1186/s12915-025-02136-8