Eine aktuelle Studie ergab, dass Zitteraalentladungen genug elektrische Energie erzeugen, um genetisches Material aus der Umgebung in die Zellen von Tieren in der Nähe zu übertragen. Die Entdeckung legt nahe, dass Zitteraale und andere Strom erzeugende Organismen Einfluss auf genetische Veränderungen in der Natur haben könnten. In einer Laborumgebung wird bei der Elektroporation ein elektrisches Feld an Zellen angelegt, um die Durchlässigkeit der Zellmembran zu erhöhen und die Einführung fremder DNA zu ermöglichen. Mit dieser Technik werden auch Knockout-Mäuse hergestellt, die in Forschungsexperimenten, Tumorbehandlungen sowie gen- und zellbasierten Therapien eingesetzt werden.
Nun zeigt eine neue Studie von Forschern der Universität Nagoya in Japan, dass Zitteraale in ihrer natürlichen Umgebung zur Elektroporation fähig sind.
Atsuo Iida, der korrespondierende Autor der Studie, sagte: „Ich dachte, dass Elektroporation in der Natur vorkommen könnte. Mir wurde klar, dass Zitteraale im Amazonas vollständig als Energiequelle fungieren könnten und in der Umgebung lebende Organismen als Rezeptorzellen fungieren könnten und die ins Wasser freigesetzten Umwelt-DNA-Fragmente zu fremden Genen werden würden, was aufgrund der Entladung eine genetische Rekombination der umliegenden Organismen bewirken würde.“
Der Zitteraal ist eine Energiequelle, das stimmt. Als größte Volt erzeugende Organismen auf der Erde können sie in einer einzigen elektrischen Organentladung (EOD) bis zu 860 Volt abgeben. Die Forscher setzten einen Zitteraal zusammen mit sechs Tage alten Zebrafischlarven in ein Süßwasserbecken. Fügen Sie dem Aquariumwasser DNA hinzu, die grün fluoreszierendes Protein (GFP) trägt.
Wenn ein betäubter Goldfisch als Beute in das Aquarium gesetzt wird, geben die Aale EOD ab und fressen den Goldfisch. Nach der EOD-Exposition untersuchten die Forscher Zebrafischlarven unter einem Stereomikroskop und konzentrierten sich dabei auf mehrere Zellcluster, die unter UV-Licht eine starke grüne Fluoreszenz zeigten. Insgesamt 5,3 % der Larvenzellen zeigten GFP-Positivität.
„Dies zeigt, dass, obwohl die Pulsform des Zitteraals anders ist und die Spannung im Vergleich zu den typischerweise für die Elektroporation verwendeten Maschinen weniger stabil ist, die Entladung des Zitteraals den Gentransfer in Zellen fördert. Zitteraale und andere Organismen, die Elektrizität produzieren, können genetische Veränderungen in der Natur beeinflussen“, sagte Iida.
Die Forscher weisen darauf hin, dass ihre Studie nur Hinweise auf eine umweltbedingte Gentransduktion liefert und nicht bestätigt, ob die übertragenen Gene in zukünftigen Generationen als genetische Faktoren fungieren. Obwohl sie versuchten, das genetische Transgen mit einzelligen Organismen, einschließlich E. coli, zu validieren, erzielten sie keine positiven Ergebnisse, möglicherweise weil die von den Aalen erzeugte Spannung, die bei etwa 200 bis 250 V liegt, möglicherweise nicht für die Elektroporation ausreicht. Bei E. coli werden bei der maschinellen Elektroporation typischerweise Entladungsspannungen von mehr als 1 kV verwendet. Weitere Studien sind erforderlich, um die Erblichkeit von durch Entladung vermittelten Transgenen in natürlichen Umgebungen zu untersuchen.
Die Forscher sind verständlicherweise begeistert von ihren Ergebnissen.
„Ich glaube, dass Versuche, neue biologische Phänomene auf der Grundlage solcher ‚unerwarteten‘ und ‚out-of-the-box‘-Ideen zu entdecken, die Welt über die Komplexität lebender Organismen aufklären und in der Zukunft zu Durchbrüchen führen werden“, sagte Iida.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift PeerJ: Life and Environment veröffentlicht.