Wie entstehen die vielfältigen Genome der Lebewesen? Und welche Rolle spielen dabei sogenannte springende Gene? Diesen Fragen geht Magnus Nordborg vom Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) nach. Gemeinsam mit Richard Durbin und Felipe Teixeira von der University of Cambridge wurde er dafür mit einen der hoch dotierten Synergy Grants des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC) ausgezeichnet. Rund 3 Millionen Euro europäische Fördergelder gehen damit nach Österreich. 

Präzises Werkzeug für Genomanalysen

Genome sind nicht nur Baupläne des Lebens, sondern auch Archive ihrer eigenen Geschichte. Während einzelne Mutationen oft nur eine DNA-Basis verändern, führen größere strukturelle Veränderungen zu weitreichenden Folgen für Funktion, Fortpflanzung und Evolution. Einen zentralen Einfluss darauf haben transponierbare Elemente (TEs), also DNA-Abschnitte, die innerhalb des Genoms wandern können und oft auch springende Gene genannt werden. Sie verändern die Struktur der Genome und bestimmen deren evolutionäre Dynamik mit. Diese TEs wurden erstmals in den 1940er Jahren in Mais entdeckt – von der US-amerikanischen Genetikerin und Botanikerin Barbara McClintock, die dafür später mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde.

Das österreichisch-britische Forscherteam will nun die Mechanismen hinter dieser Co-Evolution von Genomen und TEs entschlüsseln. Mit modernen Methoden zur Genom-Analyse und leistungsfähigen Computertools wollen sie untersuchen, wie TEs in den Genomen von Modellorganismen auftreten und sich verbreiten. Gleichzeitig sollen diese Methoden auf Wirbeltiere wie Buntbarsche aus dem Malawisee und Fledermäuse angewendet werden, bei denen eine hohe Aktivität von TEs oft mit schnellerer evolutionärer Anpassung verbunden ist. 

Weiterentwicklung genetischer Modelle

Ein wichtiger Teil der Forschung ist die Weiterentwicklung von Modellen zur genetischen Rekombination. Diese sollen künftig nicht nur klassische Genveränderungen, sondern auch TE-Bewegungen und andere größere Veränderungen im Genom berücksichtigen. So entsteht ein präzises Werkzeug, um zu verstehen, wie natürliche Selektion, Populationsgeschichte und die Vererbung von Eigenschaften zusammenhängen.

Seit 2012 unterstützt der ERC mit den Synergy Grants Forschungsprojekte, in denen Wissenschaftler:innen verschiedener Disziplinen gemeinsam Ziele verfolgen, die bislang außerhalb der Reichweite der Forschung lagen.

ERC Grants an der ÖAW

Mit dem neuen Synergy Grant steigt die Zahl der seit 2007 an ÖAW-Forscher:innen vergebenen ERC-Preise auf insgesamt 93 Grants, ergänzt durch 8 Proof of Concept Grants.  Darüber hinaus war die ÖAW an weiteren 19 ERC Grants beteiligt. Damit zählt die ÖAW zu den erfolgreichsten österreichischen Forschungseinrichtungen bei der Einwerbung dieser prestigeträchtigen europäischen Forschungspreise.