20.12.2016 16:30

Die Entstehung komplexer Zellen

VolkswagenStiftung fördert Projekt der Evolutionsbiologie

Von: Arne Claussen

20.12.2016 – Alle höheren Organismen bestehen aus „eukaryotischen“ Zellen, während entstehungsgeschichtlich ältere und einfachere Lebewesen „prokaryotische“ Zellen besitzen. In den kommenden fünf Jahren werden Düsseldorfer Evolutionsbiologen um PD Dr. Sven Gould zusammen mit Kollegen der ETH Zürich wesentliche Schritte des Übergangsprozesses zwischen den Zelltypen experimentell nachstellen. Ihre Forschungen werden von der VolkswagenStiftung mit insgesamt 1,5 Millionen Euro gefördert.

Semi-synthetische Zellsysteme. In orange sind giant unilamellar vesicles (GUVs) zu sehen, in welche mittels FluidFM Bakterien (blaue Sphären) eingebracht wurden. Die Mikropipettenspitze des FluidFM ist unten rechts dargestellt. (Abbildung: Vorholt / Gould)

Alles Leben lässt sich in nur zwei Typen von Zellen unterscheiden: die evolutionär älteren Prokaryoten (Bakterien und Archaeen), in denen die Erbsubstanz DNA frei innerhalb der Zelle schwimmt, und die Eukaryoten, welche einen Zellkern besitzen, der die DNA einschließt. Alles mit dem bloßen Auge wahrnehmbare Leben, sprich alle vielzelligen Organismen, sind Eukaryoten. Doch wie genau fand der Übergang vom einen zum anderen Zelltyp, die so genannte „Eukaryogenese“, statt?

Forscher der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf um PD Dr. Sven B. Gould vom Institut für Molekulare Evolution wollen zusammen mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Julia Vorholt an der ETH Zürich in dem Projekt „Probing the prokaryote to eukaryote transition through synthetic evolution“ die Eukaryogenese im Labor nachstellen. Dazu bauen sie künstliche Zellen mithilfe von synthetischen Proteinen und Membranhüllen (giant unilamellar vesicles, kurz „GUVs“), welche mittels der „FluidFM“-Technik manipuliert werden können.

Mit der „FluidFM“-Technik können winzige Volumina exakt bearbeiten werden. Ihre ultrapräzisen Mikropipetten können Flüssigkeitsmengen manipulieren, die den Bereich der Milliardstel Milliliter (Pikoliter) erreichen. Damit transplantieren die Forscher etwa Bakterien oder Zellorganellen in die GUVs, so dass semi-synthetische “Zellen“ entstehen. Dies stellt einen wesentlichen Prozess der Eukaryogenese nach, die Veränderung der GUVs ist ein Schlüsselexperiment.

VolkswagenStiftung

Die VolkswagenStiftung fördert Wissenschaft und Technik in Forschung und Lehre. Sie ermöglicht Forschungsvorhaben in zukunftsträchtigen Gebieten und hilft wissenschaftlichen Institutionen bei der Verbesserung der strukturellen Voraussetzungen für ihre Arbeit. Besondere Aufmerksamkeit widmet sie dem wissenschaftlichen Nachwuchs sowie der Zusammenarbeit von Forscherinnen und Forschern auch jenseits wissenschaftlicher, kultureller und staatlicher Grenzen.

Die Düsseldorfer Projekt „Probing the prokaryote to eukaryote transition through synthetic evolution” wird im Rahmen der Initiative „Leben? – Ein neuer Blick der Naturwissenschaften auf die grundlegenden Prinzipien des Lebens“ gefördert. Mit dieser im Jahr 2015 gestarteten Initiative werden pro Jahr bis zu zehn Projekte unterstützt, die an der Grenze von Natur- und Lebenswissenschaften zur Frage „Was ist Leben?“ arbeiten.

Weitere Informationen: undefinedFörderprogramm "Leben?"

Verantwortlich für den Inhalt: E-Mail sendenStabsstelle Presse und Kommunikation