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Der mysteriöse Ursprung überzähliger Chromosomen: Wie bilden sie sich in der biologischen Welt?
In den Wildpopulationen verschiedener Tiere, Pflanzen und Pilze gibt es neben normalen Karyotypen auch B-Chromosomen (auch Superchromosomen genannt). Diese Chromosomen sind für das Leben der Art nicht lebenswichtig und fehlen bei einigen Individuen vollständig. Daher kann eine bestimmte Population eine unterschiedliche Anzahl von B-Chromosomen enthalten, die Variationen wie 0, 1, 2, 3 usw. aufweisen. Diese B-Chromosomen unterscheiden sich von Markerchromosomen oder zusätzlichen Kopien normaler Chromosomen, und ihre Entstehung und Entwicklung bleibt ein Rätsel.
„Überzählige Chromosomen können als eine besondere Kategorie genetischer Polymorphismen angesehen werden. Aufgrund verschiedener Akkumulationsmechanismen folgen diese Chromosomen nicht den gewöhnlichen Mendelschen Vererbungsgesetzen.“
Der evolutionäre Ursprung dieses Chromosomentyps ist noch unklar, es wird jedoch spekuliert, dass er aus dem heterochromatischen Teil normaler Chromosomen stammen könnte. Am Beispiel der Gensequenzierung der nächsten Generation wurde festgestellt, dass das B-Chromosom im Roggen tatsächlich eine Fusion des A-Chromosoms des Roggens ist. Es wurde auch bestätigt, dass das B-Chromosom einiger afrikanischer Buntbarsche (Haplochromis latifasciatus) aus der Rekombination des normalen A-Chromosoms stammt.
Obwohl die meisten B-Chromosomen hauptsächlich heterochromatisch sind, das heißt, sie haben begrenzte Kodierungsfunktionen, enthalten einige beträchtliche euchromosomale Segmente, wie zum Beispiel das B-Chromosom von Mais. Darüber hinaus gibt es eine Vielfalt in der Funktionalität der B-Chromosomen. In manchen Fällen können sie als egoistische genetische Elemente wirken, aber sie können auch positive Vorteile bei der Anpassung an die Umwelt bieten. Beispielsweise besitzt die Britische Heuschrecke (Myrmeleotettix maculatus) zwei Arten von strukturellen B-Chromosomen. Wenn sie in trockenen tropischen Umgebungen vorkommen, steigt ihre Zahl deutlich an, in feuchten und kalten Umgebungen sind sie jedoch relativ selten. Dies verdeutlicht auch den Zusammenhang zwischen überzähligen Chromosomen und bestimmten Lebensräumen.
„Es ist derzeit bekannt, dass überzählige Chromosomen negative Auswirkungen auf die Pollenvermehrung haben, aber in bestimmten Umgebungen sind auch positive Auswirkungen häufig.“
In der Welt der Pilze ist die Chromosomenvielfalt weit verbreitet. Sogar verschiedene Isolate derselben Art weisen häufig unterschiedliche Chromosomenzahlen auf, und diese zusätzlichen Chromosomen sind für ein normales Wachstum in der Kultur nicht erforderlich. Daher werden überzählige Chromosomen als bedingt entbehrliche Chromosomen bezeichnet, da sie in bestimmten Umgebungen einen selektiven Vorteil verschaffen können. Obwohl diese überzähligen Chromosomen keine für das Grundwachstum erforderlichen Gene tragen, können sie doch eine gewisse funktionelle Bedeutung haben.
„Zum Beispiel tragen die überzähligen Chromosomen des Erbsenerregers Haematonectria haematococca Gene, die für seine Pathogenität wichtig sind.“
Es wurde festgestellt, dass die DNA in diesem überzähligen Chromosom eine Gruppe von Enzymen kodiert, die vom pflanzlichen Immunsystem abgesonderte Toxine metabolisieren. Der Pilzpathogen Zymoseptoria tritici, der Weizen befällt, besitzt bis zu acht Versorgungschromosomen, die höchste Anzahl überzähliger Chromosomen, die jemals bei einem Pilz beobachtet wurde.
Im Pflanzenreich sind B-Chromosomen ein wichtiger Ausdruck der genetischen Vielfalt, und diese überzähligen Chromosomen werden häufig bei natürlich bestäubten Blütenpflanzenarten beobachtet. B-Chromosomen kommen in verschiedenen Arten in unterschiedlicher Form vor und ihre Anzahl variiert zwischen Mitgliedern derselben Pflanzengruppe. Beispielsweise besitzen die Schwesterarten Aegilops speltoides und Aegilops mutica Kopien des B-Chromosoms in ihren Luftgeweben, ihnen fehlen jedoch diese überzähligen Chromosomen in den Wurzeln. Das B-Chromosom von Pflanzen unterscheidet sich in morphologischer Struktur und Größe erheblich von normalen Chromosomen und ist normalerweise „nicht homolog und kleiner als das kleinste A-Chromosom“.
Mit der Vertiefung der Forschung haben Wissenschaftler ihr Verständnis des Bildungsmechanismus und des Evolutionsprozesses der B-Chromosomen immer weiter vertieft, aber welche Rolle spielen sie in der biologischen Welt?
