Mitochondriale Genanordnung ausgewählter Bivalvia (Mollusca)

Mitochondrien sind Organellen der eukaryonten Zellen und als "Kraftwerke" Ort der oxidativen Phosphorilierung bekannt. Sie besitzen ein eigenes, kleines Genom, das in den meisten Fällen rein maternal vererbt wird. Die Mitochondrien der Tiere besitzen meist 37 Gene in ringförmiger Anordnung. Die Reihenfolge der Gene in diesem Ring-Genom ist bei den in dieser Hinsicht gut untersuchten Vertebraten und Arthropoden hoch konserviert. Die seltenen Rearrangements stellen dadurch wertvolle Merkmale für phylogenetische Analysen dar. Bei Mollusken, nach den Arthropoden der artenreichsten Tierstamm, steht die Erforschung der mitochondrialen (mt) Genome noch ganz am Anfang. Die zehn vollständig bekannten mt-Genome weisen jedoch eine viel größere Diversität der Gen- Anordnung auf als bisher vermutet. Während die ursprüngliche Gruppe der Polyplacophora und die hoch spezialisierten Cephalopoda Gen-Anordnungen haben, die mit anderen Evertebraten-Gruppen wie Arthropoda, Annelida oder Brachiopoda noch große Übereinstimmungen zeigen, weisen jene der Scaphopoda und Bivalvia kaum noch Ähnlichkeiten auf. In diesen Taxa ist offenbar die Frequenz der Rearrangements deutlich erhöht. Die Bivalvia (vier Genome bekannt) bieten aber noch weitere Besonderheiten der mt-Genome. Die spektakulärste ist wohl das Vorhandensein von unterschiedlichen männlichen und weiblichen mt-Genomen. Die männlichen werden nur vom Vater an die Söhne vererbt, während die weiblichen an beide Geschlechter weitergegeben werden. Dieser Erbgang wurde "Doubly Uniparental Inheritage" (DUI) genannt und ist bei allen vier untersuchten, systematisch nicht näher verwandten Arten nachgewiesen. Weiters fehlt allen bekannten Bivalven-Genomen das ATPase8-Gen, und einige tRNAs weisen ungewöhnliche Sekundärstrukturen auf. Schließlich finden sich unter den Bivalven auch die längsten bekannten mt-Genome: während die durchschnittliche Genom-Größe bei etwa 17000 Basenpaaren (bp) liegt, sind bei Pectiniden bis zu 40000 bp gefunden worden. In diesem Projekt soll die systematische Verbreitung und phylogenetische Bedeutung der eben beschriebenen, genomischen Merkmale untersucht werden. Mit weiteren 15 Bivalven-Genomen soll die Diversität der mt-Genanordnung und das systematische Niveau, für das dieses Merkmal phylogenetisch informativ ist, bestimmt werden. Mit konventionellen wie neuen Methoden der DNA-Amplifizierung (Long-Range-PCR, Rolling-Circle-Amplification), der phylogenetischen Analyse von "gene order" Daten, aber auch Sequenzdaten, sollen dabei Erkenntnisse gewonnen werden, die neue Einblicke in die Stammesgeschichte und Evolution der Bivalvia erlauben.

Mitochondrien sind Organellen der eukaryonten Zellen und als "Kraftwerke" Ort der oxidativen Phosphorilierung bekannt. Sie besitzen ein eigenes, kleines Genom, das in den meisten Fällen rein maternal vererbt wird. Die Mitochondrien der Tiere besitzen meist 37 Gene in ringförmiger Anordnung. Die Reihenfolge der Gene in diesem Ring-Genom ist bei den in dieser Hinsicht gut untersuchten Vertebraten und Arthropoden hoch konserviert. Die seltenen Rearrangements stellen dadurch wertvolle Merkmale für phylogenetische Analysen dar. Bei Mollusken, nach den Arthropoden der artenreichsten Tierstamm, steht die Erforschung der mitochondrialen (mt) Genome noch ganz am Anfang. Die zehn vollständig bekannten mt-Genome weisen jedoch eine viel größere Diversität der Gen- Anordnung auf als bisher vermutet. Während die ursprüngliche Gruppe der Polyplacophora und die hoch spezialisierten Cephalopoda Gen-Anordnungen haben, die mit anderen Evertebraten-Gruppen wie Arthropoda, Annelida oder Brachiopoda noch große Übereinstimmungen zeigen, weisen jene der Scaphopoda und Bivalvia kaum noch Ähnlichkeiten auf. In diesen Taxa ist offenbar die Frequenz der Rearrangements deutlich erhöht. Die Bivalvia (vier Genome bekannt) bieten aber noch weitere Besonderheiten der mt-Genome. Die spektakulärste ist wohl das Vorhandensein von unterschiedlichen männlichen und weiblichen mt-Genomen. Die männlichen werden nur vom Vater an die Söhne vererbt, während die weiblichen an beide Geschlechter weitergegeben werden. Dieser Erbgang wurde "Doubly Uniparental Inheritage" (DUI) genannt und ist bei allen vier untersuchten, systematisch nicht näher verwandten Arten nachgewiesen. Weiters fehlt allen bekannten Bivalven-Genomen das ATPase8-Gen, und einige tRNAs weisen ungewöhnliche Sekundärstrukturen auf. Schließlich finden sich unter den Bivalven auch die längsten bekannten mt-Genome: während die durchschnittliche Genom-Größe bei etwa 17000 Basenpaaren (bp) liegt, sind bei Pectiniden bis zu 40000 bp gefunden worden. In diesem Projekt soll die systematische Verbreitung und phylogenetische Bedeutung der eben beschriebenen, genomischen Merkmale untersucht werden. Mit weiteren 15 Bivalven-Genomen soll die Diversität der mt-Genanordnung und das systematische Niveau, für das dieses Merkmal phylogenetisch informativ ist, bestimmt werden. Mit konventionellen wie neuen Methoden der DNA-Amplifizierung (Long-Range-PCR, Rolling-Circle-Amplification), der phylogenetischen Analyse von "gene order" Daten, aber auch Sequenzdaten, sollen dabei Erkenntnisse gewonnen werden, die neue Einblicke in die Stammesgeschichte und Evolution der Bivalvia erlauben.