Positive Selektion in langlebigen Nagern und kurzlebigen Fischen : eine bioinformatische Suche nach der genetischen Basis des Alterns

Zahlreiche Geschichten und Legenden, angefangen von den frühen Hochkulturen bis hinein in die moderne Populärliteratur, zeugen von dem Wunsch der Menschen das Altern zu verlangsamen. Viele Forscher gehen davon aus, dass genau dies notwendig sein wird, um den seit einigen Jahrzehnten anhaltenden Trend steigender Lebenserwartungen auch in Zukunft fortsetzen zu können und halten es für wahrscheinlich, dass ein verbessertes Verständnis des Alternsprozesses uns dahin führen wird. Um zu einem solchen Verständnis beizutragen, habe ich in dieser Arbeit mit bioinformatischen Mitteln nach der genetischen Basis natürlicherweise Weise vorhandener Unterschiede in der Lebenserwartung verschiedener Spezies gefahndet. Ich bediente mich dabei der Methode der genomweiten Suche nach positiv selektierten Genen (PSGs), die auf dem Vergleich der proteinkodierenden Sequenzen verschiedener Spezies beruht. Dazu habe ich verschiedene Software-Werkzeuge entwickelt und diese in dem Programm PosiGene zusammengefasst. PosiGene ist das erste öffentliche verfügbare Programm, das es ermöglicht PSGs genomweit auf beliebigen, vom Nutzer ausgewählten evolutionären Zweigen zu detektieren. Das erlaubt es allgemein also über die in dieser Arbeit im Fokus stehende Alternsforschung hinaus nach der genetischen Basis speziesspezifischer, phänotypischer Merkmale zu suchen. Die Offenlegung des Quellcodes in GitHub und die Bereitstellung einer installationslos, direkt nach dem Herunterladen einsatzfähigen Software ermöglicht eine breite Anwendung sowie eine kollektive Weiterentwicklung des Programmpakets zum Nutzen der wissenschaftlichen Gemeinschaft (Manuskript I). Konkret untersuchte ich mittels PosiGene zum einen die Verkürzung von Lebensspannen auf evolutionären Zweigen der Prachtgrundkärpflinge (Nothobranchius). Diese zählen mit Lebenserwartungen von z.T. nur sechs Monaten zu den kurzlebigsten Wirbeltierarten überhaupt. Zum anderen untersuchte ich die Verlängerung von Lebensspannen auf Zweigen der Nagetierfamilie der Sandgräber (Bathyergidae), deren Vertreter mit bis zu 30 Jahren um ein Vielfaches älter werden als die meisten anderen Nagetiere. ...