Leugnet heute eigentlich noch jemand die Existenz von Elektromagnetismus oder behauptet noch jemand, dass die Erde keine Kugel sei? Absurde Vorstellungen, schließlich basiert unsere Zivilisation heute zum großen Teil auf der Verfügbarkeit und Nutzung von elektrischer Energie, und der Tatsache, dass
Menschen und Waren in beide/alle Himmelsrichtungen transportiert werden können, ohne irgendwo über die Kante zu fallen. Für die Evolutionsleugner fängt so langsam auch diese Zeit an, in der eine eh schon längst wissenschaftlich belegten Tatsache, auch substanziell greifbar wird, da sie technisch nutzbar gemacht wird.
Zugegebenermaßen ist für den Laien die Existenz von Elektrizität noch immer leichter spürbar zu machen, als die von Evolution. Was könnte eine, zu an ‘ner 12V Batterie lecken, equivalente Erfahrung von Evolution sein?
In diesem Blogartikel möchte ich ein paar Entwicklungen aus diesem Themenkomplex möglichst allgemeinverständlich zusammenfassen. Fragen bitte in die Kommentare.
Los geht’s mit diesen beiden Papern: Esvelt, Carlson and Liu – A system for the continuous directed evolution of biomolecules (zusammengefasst von Baker – Directed evolution made easy) und Meyer and Ellington – Molecular evolution picks up the PACE beschreiben eine Methode zur schnellen und kontinuierlichen Evolution von E. coli Baktieren. Eine “Runde” Evolution besteht normalerweise aus Mutation, Genexpression und Selektion in einzelnen, aufwändigen Schritten. PACE (Phage-assisted continuous evolution) dagegen nutzt die Hilfe von Bakteriophagen (Viren, die nur Bakterien befallen), um die Zielgene zu mutieren (während des viralen Kopiervorgangs), und von einer Bakteriengeneration auf die nächste zu übertragen (Ausbruch einer Phagengeneration aus alten Wirtszellen und Infektion von neuen) . Das Ganze findet in einer “Lagune” statt, in die ständig neue Wirtsbakterien und Nährlösung einströmen (siehe Abbildung 1).

Abbilding 1: Schematische Übersicht des PACE-Systems.
Der Trick ist nun, dass wichtige Fortpflanzungsgene des Phagen aus seinem Erbgut entfernt und auf einem zusätzlichen Plasmid wieder hinzugefügt wurden. Die Expressionsrate dieses Plasmids (und damit die Replikationsfähigkeit des Phagen) wird nun an die gewünschte Proteinaktivität gekoppelt. Diese wiederum unterliegt der normalen Mutationsrate, sodass in jeder Infektions- und Phagenproduktionsrunde verschiedene Genvarianten mit einander konkurrieren. Welche kann das zur Replikation nötige Plasmid besser exprimieren? Die Selektion erfolgt also schlichtweg über die Anreicherung derjenigen Phagenklone, die sich selbst schneller replizieren und wieder neue Bakterien infizieren können.
Nach vielen solcher Runden kann man so ein Originalgen (und damit auf das entsprechende Protein) nach bestimmten Kriterien “hochzüchten”. Beispielsweise wurde die Transkriptonsmaschinerie (RNA-Polymerase) des T7 Phagen darauf getrimmt, ein anderes Startnucleotid und eine andere DNA-Sequenz zur Transkriptionsinitiation zu benutzen. Dies könnte in Zukunft nützlich sein, künstliche Gene (z.B. für industrielle Prozesse) von den natürlichen zu isolieren. Wie Fabriken eben auch aus teilweise abgetrennten, modularen Maschinen bestehen, die zwar zusammenarbeiten, aber im Notfall auch einzeln ausgetauscht werden können.
So, der Anfang ist gemacht. Weitere Paper, die ich hier auch noch zusammenfassen und vorstellen möchte:
Lehman – Continuous evolution: Protein evolution at warp speed
Marlière, Mutzel et al. – Chemical Evolution of a Bacterium’s Genome
[...] Statt des venterschen Computers haben wir sozusagen die darwinsche Dampfmaschine benutzt [...]
http://www.wissenschaft-online.de/artikel/1116416
Wang, Church et al. – Programming cells by multiplex genome engineering and accelerated evolution
[...] Just as labs all over the world now buy thousands of automated DNA sequencing machines, so Church envisions them buying automated evolution machines. [...] He hopes the machines will greatly accelerate the process of producing novel microbes. [...]
http://www.newscientist.com/article/mg21028181.700-evolutio n-machine-genetic-engineering-on-fast-forward.html?full=true
Im Moment fehlt mir dazu leider der Zugang zum Uninetz und damit zu den Volltexten der Artikel.
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