Epigenetik bezieht sich wörtlich auf das, was der Genetik überlagert ist. Epigenetische Prozesse erklären, wie die kontinuierliche Exposition gegenüber Umweltfaktoren schnelle Anpassungsreaktionen prägt.
Diese Anpassungsprozesse sind der Schlüssel zum Überleben aller Arten, insbesondere in einer sich immer schneller verändernden Umwelt. Wenn Sie die Besonderheiten dieses Wissenschaftszweigs kennenlernen möchten, lesen Sie weiter.
Nicht jede genetische Vererbung wird durch Gene verursacht
Seit der Schule lernen wir, dass Merkmale wie Augenfarbe und Haarstruktur von Genen gesteuert werden, den proteinkodierenden Teilen der DNA, die vererbt werden, aber das ist nur ein Teil des Prozesses.Die Wahrheit ist, dass Gene, die durch stickstoffh altige Basen kodiert werden, nur 1,5 % der gesamten DNA ausmachen.
Was passiert mit den riesigen verbleibenden 98,5 %? Nun, es ist nicht vollständig bekannt. Diese nicht-kodierenden Teile könnten als dem Deep Web ähnlich angesehen werden. Als Analogie: Auf die dort enth altenen Informationen kann mit einem herkömmlichen Browser nicht zugegriffen werden.
Das Epigenom wird auch vererbt
Bisher sind Sequenzen bekannt, die nicht für Proteine kodieren, aber das Ziel von Genregulationsprozessen sind. Daher wurde beschrieben, dass diese nichtkodierenden Sequenzen „markiert“ werden können und dass diese Markierungen ein System darstellen, das die Genexpression steuert. Dies wird als Epigenom bezeichnet.
Epigenetik funktioniert durch chemische Markierungen oder Markierungen, die, wenn sie an Chromosomen oder Histone hinzugefügt werden, Gene ein- oder aussch alten.
Der resultierende neue Phänotyp wird bei der Zellteilung von einer Zelle an ihre Tochterzellen weitergegeben, er wird aber auch von einem Lebewesen an seine Nachkommen vererbt. Diese Eigenschaften können über mehrere Generationen erh alten bleiben. Hier sind einige Beispiele für epigenetische Veränderungen im Tierreich.
Die Abwehrhülle des Wasserflohs
Süßwasserflöhe gehören zu einer Gattung planktonischer Krebstiere namens Daphnia. Diese Kleinen können Chemikalien erkennen, die von ihren Raubtieren produziert werden, wenn sie in der Nähe sind.
Somit entsteht bei der Wahrnehmung dieser Bedrohung eine Art Verteidigungsmauer. Insbesondere erfährt das Tier Veränderungen in der Architektur des Panzers, wodurch die Dicke und Steifigkeit der Prokutikel zunimmt.
Darüber hinaus zeigen diese Wirbellosen auch ausgefeiltere Veränderungen, die sich an die Jagdstrategie jedes Raubtiers anpassen. Beispielsweise entwickelt D. pulex „Reißzähne“, die dem Griff der Larven des Zwerggeistes Chaoborus (Diptera) entgegenwirken.
Im Gegensatz dazu entwickelt die Art Dapnia longicephala in Anwesenheit des Raubtiers Notonecta glauca Kämme, die das Eindringen der Schnauze des Raubtiers behindern. Diese Veränderungen des Wasserflohs sind epigenetisch bedingt.
So toll es auch ist, noch auffälliger ist, dass auch ihre Nachkommen mit solchen Helmen geboren werden und oft setzt sich dieses Phänomen sogar bei ihren Enkelkindern fort. Somit wird die Verteidigung zwischen den Generationen vererbt.
Epigenetik und Anpassung an den Klimawandel
Im Jahr 2016 zeigten kanadische Wissenschaftler, dass eine Population von Rochenfischen (Leucoraja ocellata), die im südlichen Sankt-Lorenz-Golf leben, als Reaktion auf wärmere Gewässer kleiner geworden ist. Sie haben ihre Körpergröße im Vergleich zu anderen Populationen um 45 % reduziert.
Wissenschaftler berichteten, dass sich diese Rochen an die warmen Wassertemperaturen angepasst hatten, die etwa 10 °C wärmer sind als an anderen Orten im Golf.Dies ist eine wichtige Anpassung, denn wenn sich der Ozean erwärmt, sinkt der Sauerstoffgeh alt, was es für größere Fische schwierig macht, sich ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen.
Die Studie entdeckte 3653 Veränderungen in der Expression ihrer Gene, die neben der Veränderung der Körpergröße auch andere mit physiologischen Prozessen verbundene Veränderungen widerspiegelten. Bis auf die festgestellten epigenetischen Variationen war die Sequenz seiner Gene identisch mit der einer anderen Population von Atlantischen Rochen.
Die Untersuchung epigenetischer Veränderungen durch Insektizide
Die Exposition gegenüber Insektiziden übt einen starken Druck auf Insektenarten aus, da sie ohne Resistenzmechanismen nicht überleben werden. Der Einsatz von Insektiziden in Programmen zur Vektor- und Schädlingsbekämpfung ist aus Gründen der öffentlichen Gesundheit und in der industriellen Landwirtschaft unvermeidlich.
Es gibt Hinweise darauf, dass neben bekannten Resistenzmechanismen auch epigenetische Prozesse eine wichtige Rolle spielen könnten.Epigenetische Veränderungen in der DNA als Reaktion auf die Exposition gegenüber Insektiziden könnten einen sensiblen Wirkmechanismus zur Verbesserung der frühen Anpassung schaffen. Aus diesem Grund ist es ein Bereich intensiver wissenschaftlicher Forschung.