Minimal-Erbgut Bakterium überlebt mit 271 Genen

Wenn die Umweltbedingungen stimmen, brauchen Bakterien zum Überleben nur ein spartanisches Erbgut. Schon 271 Gene können genügen, wie Forscher jetzt herausgefunden haben.


Bacillus subtilis: Nur 271 Gene sind lebensnotwendig
Institut Pasteur

Bacillus subtilis: Nur 271 Gene sind lebensnotwendig

Bakterien brauchen nicht viel zum Leben - und das gilt nicht nur für ihre Nahrung, sondern auch für ihr eigenes Erbgut. Um die Bodenmikrobe Bacillus subtilis gedeihen zu lassen, so haben Forscher jetzt ermittelt, sind lediglich 271 Gene nötig. Das sind nicht einmal sieben Prozent der Vollausstattung von rund 4100 Erbanlagen, über die der Mikroorganismus normalerweise verfügt.

Bacillus subtilis war 1997 das erste so genannte grampositive Bakterium, dessen komplett sequenziertes Genom veröffentlicht wurde. Auf diesem Wissen baut auch die neue Arbeit des Teams um Dusko Ehrlich vom Institut National de la Recherche Agronomique in Paris auf. Die Forscher haben bei der Mikrobe systematisch ein Gen nach dem anderen ausgeschaltet, um an den entstandenen Mutanten zu prüfen, ob die jeweilige Erbanlage lebensnotwendig war.

Bei angenehmen Temperaturen und in einem nährstoffreichen Medium konnte Bacillus subtilis, so das Ergebnis, selbst mit 271 Genen leben und wachsen. Von den essenziellen Erbanlagen dient etwa die Hälfte der Synthese von Proteinen und der Erbsubstanz. Andere sind für den Aufbau der Bakterienhülle, die Teilung sowie die Energieversorgung der Mikrobe verantwortlich. Bei etwa vier Prozent der notwendigen Gene wissen die Forscher nicht, wozu sie gut sind.

Unter den rund 3800 zusätzlichen Genen finden sich vermutlich viele, die einfach nur Dopplungen der lebensnotwendigen Erbanlagen darstellen. Andere helfen dem Bakterium, mit schwierigen Bedingungen wie etwa großer Hitze fertig zu werden. Weitere Untersuchungen der Sammlung von mehreren tausend Mutanten sollen klären, welche Gene in welcher Umgebung nötig sind.

Über 80 Prozent der essenziellen Gene sind in allen Bakterien vorhanden, deren Genom aus mehr als drei Millionen Basenpaaren besteht, schreiben die Wissenschaftler in den "Proceedings of the National Academy of Sciences". Nach der genetischen Minimalausstattung von Lebewesen suchen weltweit mehrere Teams, darunter auch Experten um Craig Venter, einen der Pioniere der Genom-Entschlüsselung. Die Ergebnisse könnten dazu dienen, im Labor einen synthetischen Organismus mit Wunscheigenschaften zu erschaffen.



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