(Karl Tapales/Getty Images) Das Tierreich trieft geradezu vor Schleim.
Amphibien, Schnecken usw Schnecken gehören zu den bekannteren Schleimmeistern, aber selbst der einsamste Mikroorganismus kann von Zeit zu Zeit einen zähen Schleim ausscheiden.
Bei unserer eigenen Spezies wird Schleim im Mund, in der Nase, im Rachen, in der Lunge, im Darm, im Gebärmutterhals und im Harntrakt produziert. alles für eine Vielzahl von Zwecken .
Doch der Ursprung des weltweiten Schleims ist ein Rätsel.
Trotz der vielen Ähnlichkeiten zwischen Schleimen haben sich viele Formen parallel und nicht in einer verzweigten, baumartigen Weise entwickelt.
Über Drüsen hinweg und zwischen Säugetieren hat eine kleine Studie herausgefunden, dass viele Schleimgene tatsächlich keinen gemeinsamen Vorfahren haben.
Dies ist ungewöhnlich, da die meisten Gene mit ähnlichen Funktionen von einem gemeinsamen Vorfahrengen stammen, das von Generation zu Generation weitergegeben wird, weil es sich positiv auf das Überleben auswirkt.
Sogar bei unserer eigenen Spezies gehören die Gene, die für Schleimproteine kodieren, mehreren Familien an. Einer sondert gelbildende Schleimproteine ab, während ein anderer Schleimproteine produziert, die an die Zellmembran gebunden sind. Es gibt auch „verwaiste“ Gene, die für die Schleimproduktion kodieren, die sonst nirgendwo hinpassen.
Jede dieser separaten Abstammungslinien wahrscheinlich unabhängig voneinander entwickelt , und Forscher glauben nun, sie hätten herausgefunden, woher sie kamen.
Beim Vergleich von Schleim-kodierenden Genen, sogenannten Mucin-Genen, bei 49 Säugetierarten stellte das Team fest, dass sich Nicht-Mucin-Proteine in schleimige Mucin-Proteine entwickeln können, wenn kurze, sich wiederholende Ketten von Aminosäuren (Proteinbausteinen) erneut hinzugefügt werden.
Unter allen untersuchten Mucin-Genen wurden solche zufälligen Wiederholungen 15 Mal gezählt.
Mit anderen Worten: Einige Gene in Säugetieren, die für Nicht-Mucin-Proteine kodieren, neigen mit der Zeit dazu, schleimig zu werden. Diese Proteine, die reich an organischer Säure sind Prolin werden am ehesten mit den Generationen durcheinander geraten, so die Autoren der aktuellen Studie.
„Ich glaube nicht, dass bisher bekannt war, dass sich die Proteinfunktion auf diese Weise entwickeln kann, indem ein Protein wiederholte Sequenzen erhält.“ sagt Evolutionsbiologe Omer Gokcumen von der University at Buffalo.
„Ein Protein, das kein Mucin ist, wird zu Mucin, indem es einfach Wiederholungen gewinnt.“ Dies ist eine wichtige Art und Weise, wie die Evolution Schleim erzeugt. Es ist ein evolutionärer Trick, und wir dokumentieren dies jetzt immer wieder.“
Die Autoren kamen zufällig auf ihre Entdeckung, als sie den menschlichen Speichel untersuchten. Bei Experimenten stellten sie fest, dass ein bestimmtes Mucin-Gen beim Menschen Ähnlichkeiten mit einem anderen bei Mäusen aufweist.
Als sie jedoch versuchten, eine gemeinsame Abstammung zu finden, scheiterten sie.
Das Mucin-Gen in Mäusen schien sich unabhängig voneinander entwickelt zu haben, obwohl ein Teil des Gens eine Struktur aufwies, die man in den Genen findet, die für menschliche Tränen verantwortlich sind, die nicht als Schleim gelten.
„Wir glauben, dass dieses Tränen-Gen irgendwie umfunktioniert wird“ erklärt Gokcum
„Es erhält die Wiederholungen, die ihm die Muzinfunktion verleihen, und wird jetzt reichlich im Speichel von Mäusen und Ratten exprimiert.“
Wenn Gokcumen und seine Kollegen Recht haben, bieten ihre Ergebnisse Wissenschaftlern einen neuen genetischen Evolutionsmechanismus – die Bildung einer neuen Genfunktion ohne den üblichen Prozess einer Genduplikation.
Ein Beispiel dafür ist diese parallele Reihe von Mutationen in nicht verwandten Genen, die zur gleichen Funktion führen konvergente Entwicklung (wobei selektiver Druck die gleiche Funktion aus nicht verwandten biologischen Ursprüngen formt, wie z. B. Fledermaus- und Vogelflügel), die auf genetischer Ebene geschieht.
„Wenn sich diese Muzine bei verschiedenen Arten zu unterschiedlichen Zeiten immer wieder aus Nicht-Muzinen entwickeln, deutet das darauf hin, dass es eine Art Anpassungsdruck gibt, der sie vorteilhaft macht.“ erklärt Evolutionsgenetiker Petar Pajic von der University at Buffalo.
„Und dann, am anderen Ende des Spektrums, kann es vielleicht zu Krankheiten wie bestimmten Krebsarten oder Schleimhauterkrankungen kommen, wenn dieser Mechanismus „aus dem Ruder läuft“ – also zu oft oder im falschen Gewebe passiert.“
Auch wenn die Erforschung von Schleim vielleicht nicht wie das magischste aller wissenschaftlichen Unterfangen klingt, ist es kaum ein Unterfangen, an dem man rütteln kann.
Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .