Evolution der Architektur und Funktion von Genomen

Woher kommen wir? Wie sich mehrzellige Lebensformen wie Pflanzen und Tiere aus einzelligen Mikroorganismen wie Bakterien und Archaeen entwickelt haben, ist eine der grundlegendsten und am wenigsten verstandenen Fragen der Biologie. Sie lässt das Rätsel unserer Ursprünge unbeantwortet. Ein Hinweis auf diese Frage liegt in der Entstehung einer Gruppe von Proteinen, die sich mit der DNA zu einem so genannten "Chromatin" zusammenfügen. Chromatin steuert die Genexpression, um die vielen Zelltypen komplexer Lebensformen zu differenzieren. Wir wissen, dass sich die Chromatinproteine bereits vor der Entstehung der mehrzelligen Lebensformen diversifiziert haben, und es ist wahrscheinlich, dass die Evolution des Chromatins das Auftreten komplexer Lebensformen ermöglichte und sie in die Lage versetzte, sich an die verschiedenen Umweltbedingungen auf dem Planeten Erde anzupassen. Das EvoChromo-Projekt bringt drei Experten mit interdisziplinärem Fachwissen zusammen, um ein neues Labor am Department für funktionelle und evolutionäre Ökologie der Universität Wien, dem Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und dem Institute of Science and Technology Austria zu bilden. Gemeinsam will das Team herausfinden, wann und wie sich das Chromatin entwickelt hat, um komplexe Lebensformen hervorzubringen. Lokiarchaeum ossiferum, kurz "Loki", ein kürzlich kultivierter einzelliger Mikroorganismus, steht im Mittelpunkt der Untersuchungen. Loki gehört zu den Asgard-Archaeen, die vor zwei Milliarden Jahren mit Bakterien verschmolzen und den Vorläufer komplexer Organismen wie Menschen, Tiere und Pflanzen hervorbrachten. Das neue EvoChromo-Team wird Chromatinproteine in Loki finden und charakterisieren, um zu zeigen, wie die Innovation der Chromatinproteine in den Asgardianern die Diversifizierung der Zelltypen ermöglichte und schließlich zur Evolution komplexer mehrzelliger Lebensformen führte. Die Entdeckung eines solchen einzigartigen Ereignisses wird unser Verständnis der Evolution des Lebens auf der Erde und unserer eigenen Ursprünge verändern.