Als der Xochimilco-See in der Nähe von Mexiko-Stadt der Texcoco-See war und die Azteken 1325 ihre Inselhauptstadt Tenochtitlan gründeten, blühte im umliegenden See ein großer Wassersalamander auf. Der Axolotl hat tiefe Wurzeln in der aztekischen Religion, da angenommen wurde, dass sich der Gott Xolotl, nach dem das Tier benannt ist, in einen Axolotl verwandelt hat - obwohl er die Azteken nicht davon abhielt, von Zeit zu Zeit einen gerösteten Axolotl zu genießen. Der Brauch, Axolotl zu essen, hält bis heute an, obwohl die Art in freier Wildbahn vom Aussterben bedroht ist.
Die Rettung des Salamanders, den die Natur als „geliebtes Amphibienvieh der Biologie“ bezeichnet, hat angesichts der bemerkenswerten Merkmale des Tieres eine besondere Bedeutung. Axolotls sind neotisch, was bedeutet, dass die Amphibien im Allgemeinen nicht wie andere Salamanderarten voll ausgewachsen sind, sondern ihre Kiemen behalten und ihr Leben unter Wasser als eine Art Jugendlicher leben. In seltenen Fällen oder bei Stimulation im Labor geht ein Axolotl durch Metamorphose und entwickelt Lungen, um seine Kiemen zu ersetzen.
Begleitend zu diesen einzigartigen Merkmalen ist ein bemerkenswert komplexes Genom mit 32 Milliarden Basenpaaren im Vergleich zu etwa 3 Milliarden Basenpaaren in menschlicher DNA. Der Axolotl hat das größte Genom, das jemals vollständig sequenziert wurde und wurde letztes Jahr von einem Team europäischer Wissenschaftler fertiggestellt. Die University of Kentucky, die die Axolotl-Forschung in den USA leitet, gab heute bekannt, dass Forscher die Sequenzierung ganzer Chromosomen zu den europäischen Bemühungen hinzugefügt haben - "eine etwa tausendfache Zunahme der Länge zusammengesetzter Teile", so Jeremiah Smith. Professor für Biologie an der University of Kentucky. Wissenschaftler hoffen, diese neuen Daten zu nutzen, um einige der einzigartigen Fähigkeiten des Axolotls zu nutzen.
Der Axolotl ist ein Salamander mit bemerkenswerter Regenerationsfähigkeit. Es kann seinen Schwanz, seine Gliedmaßen und sein Rückenmark nachwachsen lassen - sogar sein Gehirn. (Universität von Kentucky) Axolotls haben wie andere Salamander die Fähigkeit, ein ganzes Glied vollständig zu regenerieren, wenn sie verloren gehen. "Salamander haben diese einzigartige Fähigkeit, fast alles zu regenerieren, was man ihnen abschneidet", sagt Smith. Salamander können sogar Rückenmark, Augen und Teile ihres Gehirns regenerieren.
Während die Fähigkeit, einen ganzen Arm nachwachsen zu lassen, für den Menschen unerreichbar ist, könnte die Untersuchung des Axolotl-Genoms genetische Methoden zur Regeneration von Gewebe aufzeigen, die in der medizinischen Forschung eingesetzt werden könnten. Smith sagt, dass die Regenerationsfähigkeiten des Axolotls die Verwendung von Stammzellen sowie eine unbekannte Methode umfassen, um zu bewirken, dass Zellen an der Stelle der Verletzung zu Stammzellen zurückkehren.
„Axolotls sind seit über 150 Jahren eine Modellart“, sagt Smith. Die Sequenzierung dieses Genoms, die für einige der beteiligten Wissenschaftler das Ergebnis jahrzehntelanger Arbeit ist, stellt einen großen Meilenstein dar, da hierdurch die spezifischen Genwechselwirkungen untersucht werden können, die es Axolotls ermöglichen, die Gliedmaßen zu regenerieren. Smith sagt, sein Team arbeite jetzt mit der europäischen Gruppe zusammen, um die Genomassemblierung weiter zu verbessern und zu polieren.
David Gardiner, Biologieprofessor an der University of California in Irvine, der seit Jahrzehnten mit Axolotlen arbeitet und die Regeneration studiert, sagt, dass die Gene, die die Regeneration steuern, nicht unbedingt nur Salamander betreffen.
„Salamander sind nichts Besonderes. Es ist nicht so, dass sie spezielle Regenerationsgene haben “, sagt Gardiner. Obwohl Salamander ihre Gene anders regulieren als andere Arten. Ziel ist es, einen Weg zu finden, um Signalwege zwischen Genen zu finden und die Fähigkeit zu aktivieren, genetisches Material und letztendlich Gewebe zu regenerieren. Ein solcher Prozess könnte unter Verwendung einer Art „intelligenter Bandage“ möglich sein, die bestimmte Pfade aktiviert, oder durch Auslösen des Prozesses mit einem Gen-Editing-Tool wie CRISPR-Cas9.
„Sie könnten das jedoch nicht tun, wenn Sie nicht wüssten, was diese Regionen sind“, sagt Gardiner. Er sagt, dass die „Herkulesbemühungen“ von Smith und seinen Kollegen, das Genom zu sequenzieren, dazu beitragen werden, diesen Prozess voranzutreiben.
Die Forschung soll auch das Verständnis der Wissenschaftler für die Genetik insgesamt verbessern. "Es wird unser Verständnis auf die nächste Ebene bringen", sagt Gardiner. Wenn es um die Regeneration geht, interessieren sich Wissenschaftler dafür, wie einige Gene andere Tausende von Basenpaaren beeinflussen und mit ihnen interagieren können.
Drs. Jeramiah Smith und Randal Voss in ihrem Labor an der University of Kentucky. (Universität von Kentucky) Smith und sein Team haben diese neue Genomkarte bereits genutzt, um das Gen zu identifizieren, das für die Entstehung eines Herzfehlers bei Axolothen verantwortlich ist: „Sie entwickeln ihr Herz im frühen Leben im Grunde nicht richtig“, sagt Smith. Die Kenntnis der Gene, die für diesen Defekt verantwortlich sind, kann Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, was beim Menschen einige Herzprobleme verursachen kann.
Die Arbeit hat auch Auswirkungen auf die Erhaltung. Während der Axolotl in den Labors einer bestimmten Untergruppe von Genforschern ziemlich häufig vorkommt, ist der Salamander in seinem einzigartigen Lebensraum in freier Wildbahn tatsächlich starkem Druck ausgesetzt. Als das Aztekenreich an die Spanier fiel, wandelten die Europäer die indigene Metropole in Mexiko-Stadt um. Das Stadtgebiet hat sich seitdem immer weiter vergrößert, oft auf Kosten des Feuchtgebiets, das sich einst über das Tal von Mexiko ausbreitete.
Heute ist der Xochimilco-See ein Schatten des Texcoco-Sees. Positioniert im Südosten von Mexiko-Stadt. Die Gegend ist beliebt bei Touristen und Wochenendreisenden aus der Stadt, die Boote im Kanalgebiet mieten. Laut der Internationalen Union für Naturschutz bedrohen die städtische Wasserverschmutzung, die wirtschaftliche Entwicklung, die Jagd, der Klimawandel und invasive Arten die verbleibende wildlebende Axolotl-Population in den Kanälen des Xochimilco-Sees.
Luis Zambrano, Biologe an der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko, der mit Axolotlen arbeitet, sagt, dass die Genomarbeit die Bedeutung des Amphibienschutzes in freier Wildbahn verstärkt.
"Axolotls können in Panzern überleben, aber ihre Variation kann verringert werden, wenn die Bevölkerungszahl und die Herkunft eingeschränkt sind", heißt es in einer E-Mail von Zambrano. "Eine generische Variation der Wildpopulationen ist sehr wichtig geworden, wenn wir dieses Salamandergenom verwenden wollen." als ein System, das der menschlichen Gesundheit helfen kann. “
Die Azteken wussten von der Regenerationskraft des Axolotls und schrieben sie den von Xolotl durchdrungenen Kräften zu. Das größte Hindernis, um das Geheimnis dieser scheinbar göttlichen Fähigkeit wirklich zu verstehen, ist die Bedrohung, die wir für genau das Tier darstellen, von dem wir lernen möchten.
