Forscher designen kleinstmögliches Genom

US-amerikanischen Wissenschaftern ist es gelungen, ein Bakterium zu erschaffen, das nur die notwendigsten Gene in sich trägt. Die Funktionen mancher Sequenzen sind jedoch immer noch unbekannt.

San Diego / Wien – Die Essenz des Lebens lässt sich auf 473 notwendige Gene reduzieren, wenn man nach den neuesten Erkenntnissen von Craig Venter und seinem Forschungsteam geht. Ihnen gelang es 2010 als den Ersten, ein synthetisches Genom in eine lebensfähige Zelle einzupflanzen. Nun stellten sich die Genetiker von der University of California in La Jolla und weiteren US-Forschungsinstituten der Herausforderung, die Zelle mit dem kleinstmöglichen Genom auszustatten, ohne dass ihr die Fähigkeit zum Wachstum abhandenkommt.

Mittels vergleichender genetischer Methoden identifizierten sie im Genom eines MycoplasmaBakteriums jene Sequenzen, die ohne größere Auswirkungen herausgeschnitten werden können und damit nicht zwingend nötig sind. Es enthielt am Ende etwa kein einziges Gen mehr, das für die DNA-Modifikation nötig ist.

Dabei mussten die Forscher dennoch Kompromisse eingehen: Einige Gene galten zunächst als nicht notwendig, wurden aber für robustes Wachstum gebraucht und deshalb wieder eingebaut. Zudem sorgen oft mehrere Gene für die Bildung von Produkten, die dieselbe wichtige Funktion ausüben können. Dann ist die einzelne Sequenz selbst nicht essenziell, es muss jedoch eine vertreten sein, die das passende Genprodukt liefert.

Winzig, aber langsam

Das Resultat ist 531 Kilobasenpaare lang und damit kleiner als jedes Zellgenom, das bisher in der Natur gefunden wurde und sich autonom reproduzieren kann, wie die Forscher im Fachmagazin Science schreiben. Obwohl das künstliche Bakterium so klein ist, braucht es mit rund drei Stunden länger als manche andere Mikroorganismen, um sich zu teilen. Die Abstriche in der Genomgröße sorgen also auch dafür, dass das Wachstum nicht ganz so schnell verläuft wie bei Lebewesen mit zusätzlicher DNA.

Eines der Ziele Venters war, eine Zelle zu kreieren, die so einfach ist, dass die molekulare und biologische Funktion jedes enthaltenen Gens bestimmbar ist. Dies haben die Forscher mit ihrer aktuellen Arbeit noch nicht geschafft: Das synthetische Bakterium enthält 149 Gene, deren biologischer Zweck unbekannt ist. Deren Erforschung könnte immerhin ein nächstes Projekt sein. (sic)