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Die Superkräfte der Fledermäuse

Im Dunkeln fliegen und Krankheiten ignorieren: Das Erbgut der Tiere erlaubt Erstaunliches.

Lautloser Superheld: Fledermäuse besitzen Eigenschaften, die die Menschen staunen lassen. Dresdner Forscher zeigen nun, warum ihr Erbgut dafür eine wichtige Rolle spielt.
Lautloser Superheld: Fledermäuse besitzen Eigenschaften, die die Menschen staunen lassen. Dresdner Forscher zeigen nun, warum ihr Erbgut dafür eine wichtige Rolle spielt. © MPI-CPG/Olivier Farcy

Fledermäuse sind faszinierend: Sie können fliegen und sich mithilfe von Echoortung mühelos in völliger Dunkelheit orientieren. Sie überleben tödliche Krankheiten und sind erstaunlich widerstandsfähig gegenüber dem Altern und Krebs. Wissenschaftler, darunter Forscher des Dresdner Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CPG), haben nun erstmals das Erbgut von Fledermäusen nahezu vollständig entschlüsselt. Es ist verantwortlich für die einzigartige Anpassung und die Superkräfte dieser Tiere.

Das weltweite Konsortium Bat1K widmet sich schon seit Längerem der Sequenzierung des Erbguts jeder einzelnen der 1.421 lebenden Fledermausarten. Nun haben die Wissenschaftler sechs Fledermausgenome erstellt und analysiert, die zehnmal vollständiger als alle bisher veröffentlichten sind. "Wir können damit besser verstehen, wie Fledermäuse Viren tolerieren, das Altern verlangsamen und Flug und Echoortung entwickelt haben", sagt Emma Teeling vom University College Dublin und Mitbegründerin von Bat1K. Mit diesem Wissen über die genetischen Eigenschaften der Fledermäuse lassen sich vielleicht künftig auch Alterungsprozesse und Krankheiten des Menschen lindern.

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Die Fledermausgenome wurden mithilfe neuester Technologien des Dresden-concept Genome Centers entschlüsselt, einer gemeinschaftlich genutzten Technologieplattform. "Wir konnten so 96 bis 99 Prozent jedes Fledermausgenoms auf Chromosomenebene rekonstruieren, und das in einer noch nie da gewesenen Qualität", erklärt Eugene Myers, Direktor am MPI-CPG und am Zentrum für Systembiologie Dresden. Das sei beispielsweise mit der aktuellen Qualität des menschlichen Genoms vergleichbar.

Das Team verglich diese Fledermausgenome mit 42 anderen Säugetieren, um die noch strittige Frage zu beantworten, wo Fledermäuse im Stammbaum der Säugetiere angesiedelt sind. Das Ergebnis: Sie sind am engsten mit einer Gruppe namens Ferungulata verwandt. Dazu zählen Fleischfresser wie Hunde, Katzen oder Robben sowie Schuppentiere, Wale und Huftiere. Um die genomischen Veränderungen aufzuspüren, die zu den einzigartigen Anpassungen von Fledermäusen geführt haben, hat das Team systematisch nach genetischen Unterschieden zwischen Fledermäusen und anderen Säugetieren gesucht. Dabei fanden die Forscher Regionen im Genom, die sich bei Fledermäusen anders entwickelt haben. So gingen Gene im Laufe der Evolution verloren oder es kamen neue hinzu, die ihre Superkräfte beeinflusst haben könnten.

"Wir haben Veränderungen in den Genen des Gehörs gefunden", sagt Michael Hiller vom MPI-CPG. Diese Änderungen könnten zur Echoortung beitragen. Darüber hinaus fanden sie Duplikationen von antiviralen Genen, Änderungen in Genen des Immunsystems und sie entdeckten den Verlust von Genen, die Entzündungen fördern. "Diese Veränderungen könnten zu der außergewöhnlichen Immunität von Fledermäusen und zu deren Toleranz gegenüber Coronaviren beitragen."

Das Team fand außerdem Hinweise darauf, dass sich die Fähigkeit der Fledermäuse, Viren zu tolerieren, in ihren Genomen widerspiegelt. Die hochqualitativen Genome enthielten fossile Virensequenzen von einer großen Vielfalt an Viren. Das zeigt, dass Fledermäuse schon in der Vergangenheit Virusinfektionen überlebt haben.

Die hohe Qualität der Fledermausgenome erlaubte es außerdem , mehrere regulatorische Regionen im Genom eindeutig zu identifizieren und experimentell zu bestätigen. Diese Regionen haben möglicherweise die wichtigsten evolutionären Entwicklungen von Fledermäusen beeinflusst. Die Wissenschaftler wollen nun die Genome nutzen, um zu verstehen, wie diese Bereiche zu den außergewöhnlichen Anpassungen beigetragen haben.

Das ist aber nur der Anfang. Die verbleibenden rund 1.400 lebenden Fledermausarten zeigen eine unglaubliche Vielfalt bei Themen wie Sinneswahrnehmung, Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten oder auch Langlebigkeit. Wie solch spektakuläre Eigenschaften mit ihrem Erbgut zusammenhängen, soll deshalb weiter erforscht werden. Das Wissenschaftskonsortium Bat1K arbeitet aus diesem Grund auch künftig an der Entschlüsselung der Fledermausgenome. Die Forscher wollen hinter das Geheimnis ihrer wunderbaren Superkräfte kommen.

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