Gelbe Seescheiden. (Eric Burgers/Flickr/CC BY 2.0) Was ist in einem Kopf? Neuer Forschung zufolge ein kleines Stück vom Schwanz unserer Vorfahren.
In den Anfängen des komplexen, vielzelligen Lebens auf der Erde hatten Tiere zunächst weder Stacheln noch Gehirne. Sie verfügten lediglich über ein Netzwerk von Neuronen, die über ihren gesamten Körper verteilt waren. Im Laufe der Millionen von Jahren konzentrierte sich dieses System jedoch irgendwie auf ein Ende. Aber wie?
Manteltiere oder „Seescheiden“ sind die nächsten lebenden Verwandten der Wirbeltiere und sie habe keinen wahren Kopf .
Ihr Zentralnervensystem besteht stattdessen aus Ansammlungen von Neuronen im vorderen und hinteren Teil ihres Körpers , mit einem Rückenstrang, der beide verbindet. Als Erwachsene sehen diese Tiere wie stehende, schwammartige Klumpen aus, ohne klaren Kopf oder Schwanz. Aber kaulquappenartige Larven , ihr Großhirn ist leichter zu erkennen.
„Manteltiere sind wie ein evolutionärer Prototyp für Wirbeltiere“ erklärt Zoologin Ute Rothbächer von der Universität Innsbruck in Österreich. „Unser gemeinsamer Vorfahre war wahrscheinlich einer Manteltierlarve sehr ähnlich.“
PIC Mantelkaulquappe mit bipolaren Schwanzneuronen (grün). (Die Universität Innsbruck)
Nicht alle Evolutionswissenschaftler sind damit einverstanden: Es ist ein umstrittenes Forschungsgebiet . Doch Rothbächer und seine Kollegen haben kürzlich Beweise gefunden, die ihre Ideen stützen.
Ihre Forschung hat ergeben, dass Hmx-Gene, die für ein Neuronenpaar im Schwanz einer Mantelkaulquappe kodieren, mit den Genen verwandt sind, die für Neuronenklumpen im Kopf eines Neunauges kodieren.
Neunaugen gelten als „lebende Fossilien“, da es sie schon so lange gibt und sich ihre Art kaum verändert hat. Diese Meerestiere gehören zu den ersten Wirbeltieren und ähneln Aalen.
Der evolutionäre Sprung vom Manteltierleben zum Neunaugeleben war ein großer, aber das Hmx-Gen scheint es über die Kluft geschafft zu haben. Seine Wirkung unterscheidet sich bei Wirbeltieren nur geringfügig.
Beim Zusammenfügen der Hmx-Gene eines Neunauges zu einer sogenannten Manteltierart ciona intestinalis Forscher fanden heraus, dass das Gen dazu beitrug, die Expression bipolarer Schwanzneuronen voranzutreiben.
Bei Neunaugen trugen jedoch dieselben Gene dazu bei, die Expression sensorischer Neuronen im Schädel voranzutreiben.
Obwohl die Hmx-Gene in verschiedenen Teilen des Körpers Auswirkungen auf die Nerven haben, deutet die ähnliche Funktion der Hmx-Gene bei Neunaugen und Manteltieren darauf hin, dass sie einen gemeinsamen evolutionären Ursprung haben und möglicherweise eine Rolle bei der Zentralisierung des Nervensystems gespielt haben.
„Es hat sich gezeigt, dass Hmx ein zentrales Gen ist, das im Laufe der Evolution konserviert wurde“, sagt Zoologe Alessandro Pennati, ebenfalls von der Universität Innsbruck.
„Es hat seine ursprüngliche Funktion und Struktur beibehalten und wurde in dieser Form wahrscheinlich beim gemeinsamen Vorfahren von Wirbeltieren und Manteltieren gefunden.“
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn von Wirbeltieren vor Millionen von Jahren aus dem Apparat ihrer Vorfahren recycelt worden sein könnte. Und jetzt sind wir hier.
Die Studie wurde veröffentlicht in Natur .