Horizontaler Gentransfer ist die Bewegung von genetischem Material zwischen zwei Organismen, die nicht Eltern und Nachkommen sind. Es dient einem wichtige evolutionäre Funktion weil das übertragene genetische Material neue Eigenschaften oder Funktionen verleihen kann, die die Fitness des Empfängers auf erbliche Weise verändern. Während das Phänomen sowohl zwischen Mitochondrien- als auch Kerngenomen häufig auftritt, gab es nie einen dokumentierten, eindeutigen Fall eines horizontalen Gentransfers zwischen Plastidengenomen in Pflanzen.

In einem neuen Artikel, erschienen in Annals of Botany, Hauptautor Lars Hedenäs und Kollegen sequenzierten ITS (nuklear) und rpl16 (Plastiden-)Sequenzen zur Verfolgung der DNA-Bewegung zwischen zwei entfernt verwandten, aber gleichzeitig vorkommenden Moosarten, Bryum pseudotriquetrum (der Spender) und Skorpidium cossonii (Der Empfänger). Bei Verdacht auf horizontalen Gentransfer wurden weitere Markersequenzen sequenziert, um einen Gesamtgenomtransfer auszuschließen.

Die Autoren fanden 14 Individuen, die die erwarteten Kernsequenzen, aber fremde Plastidensequenzen besaßen. In allen Fällen wurde festgestellt, dass der Transfer partiell war und nicht aus dem gesamten Plastidengenom bestand. Die Divergenzzeit der beiden Moosarten vor 165 bis 185 Millionen Jahren macht Erklärungen wie Hybridisierung oder unvollständige Abstammungssortierung unwahrscheinlich.

Der Austausch fand in sauren Mooren in Schweden statt, die kürzlich als Konservierungsmaßnahme einer großflächigen Kalkung unterzogen worden waren, um der Versauerung entgegenzuwirken. Als solche präsentierten sie weitläufige, offene Oberflächen, die reif für die Besiedlung durch windverbreitete Sporen und Samen waren. Die beiden Moosarten kommen in dieser Art von Lebensraum häufig gemeinsam vor. Individuen, die in chemisch ähnlichen natürlichen Niedermooren wuchsen, zeigten keinen Hinweis auf einen horizontalen Gentransfer.

Moose sind aufgrund ihres Lebenszyklus möglicherweise anfälliger für horizontalen Gentransfer. „Die Kolonisierungsphase in Kombination mit einzigartigen Merkmalen des Moos-Lebenszyklus ist entscheidend für den interspezifischen horizontalen Gentransfer (HGT) von Plastiden“, schreiben die Autoren. „Nach der Sporenkeimung bilden Moose ein (meist) fadenförmiges und chlorophyllosehaltiges Protonema, aus dem die grünen Moospflanzen entstehen. Frühstadien der Sukzession können nach Störungen zuerst von leicht vom Wind verbreiteten Sporen erreicht werden, und die sich entwickelnden Protonemata-Fäden verschiedener Arten können sich bei massiven Kolonisierungsereignissen eng vermischen.“ Der genaue Mechanismus des Gentransfers ist noch nicht vollständig geklärt.

Dieses Phänomen bereitet Naturschützern besondere Sorgen, da Kalkung und Torfabbau unbeabsichtigt eine groß angelegte genetische Veränderung einer gewöhnlichen Moosart auslösen könnten.

Update 17: 11: Titel von Plasmid zu Plastid korrigiert.