Nematostella vectensis, die Sternchen-Seeanemone. (Meeresbiologisches Labor/BioQuest Studios) Ein Gen, das mit der Entwicklung des Gehörs beim Menschen in Zusammenhang steht, wurde kürzlich auch mit der sensorischen Entwicklung bei Seeanemonen in Verbindung gebracht.
Angerufen für-iv (pow-four), das Gen befindet sich in den Tentakeln der Sternchen-Seeanemone ( Nematostella vectensis ), wo es eine entscheidende Rolle für den Tastsinn des Tieres spielt.
Cnidaria, der Stamm, zu dem Seeanemonen gehören, ist der nächste Verwandte von Bilateria, Tieren mit bilateraler Symmetrie wie dem Menschen, die sich von ihrem letzten gemeinsamen Vorfahren unterscheiden, der vor etwa 748 bis 604 Millionen Jahren lebte.
Die Entdeckung der Rolle des Gens bei der Sternchen-Seeanemone legt nahe, dass es bei ihrem gemeinsamen Vorfahren vorhanden war und wahrscheinlich auch damals eine Rolle bei der sensorischen Entwicklung spielte.
„Diese Studie ist spannend, weil sie nicht nur ein neues Forschungsfeld darüber eröffnet hat, wie sich die Mechanosensation bei einer Seeanemone entwickelt und funktioniert, sondern sie zeigt uns auch, dass die Bausteine unseres Hörsinns uralte evolutionäre Wurzeln haben, die Hunderte Millionen Jahre zurückreichen.“ von Jahren bis ins Präkambrium hinein,‘ sagte der Biologe Nagayasu Nakanishi der University of Arkansas.
Bei Menschen und anderen Wirbeltieren werden die Sinnesrezeptoren des Hörsystems Haarzellen genannt. Diese Zellen verfügen über Bündel fingerartiger Organellen, sogenannte Stereozilien, die mechanische Reize wahrnehmen. nämlich die Schwingungen, die wir als Klang hören. Bei Säugetieren für-iv wird für die Entwicklung von Haarzellen benötigt; Wir wissen das, weil Mäuse, die hatten für-iv ausgeknockt sind taub .
Die Sternchen-Seeanemone hat ähnliche mechanosensorische Haarzellen an ihren Tentakeln, die zur Wahrnehmung von Bewegungen dienen. Über die Anemone war jedoch wenig bekannt für-iv Gen und welche Rolle, wenn überhaupt, es bei der sensorischen Entwicklung spielte.
Ein Forscherteam unter der Leitung des Biologen Ethan Ozment von der University of Arkansas wollte herausfinden, was das Gen bewirkt. Der beste Weg, dies zu erreichen, besteht darin, das Gen mit dem Genbearbeitungstool CRISPR-Cas9 zu deaktivieren und zu beobachten, welche Veränderungen sich ergeben. Das hat das Team also getan.
Sie injizierten einen Cocktail mit Cas9-Protein in befruchtete Seeanemonen-Sterncheneier, um das herauszuschneiden für-iv Gen und untersuchte die sich entwickelnden Embryonen sowie die gewachsenen, mutierten Anemonen.
Im Vergleich zu Wildtyp-Kontrollanemonen zeigten die mutierten Tiere eine abnormale Entwicklung der Tentakelhaarzellen und reagierten nicht auf Berührung. Ohne für-iv , waren die Anemonen nicht in der Lage, mechanische Reize über ihre Haarzellen wahrzunehmen.
Außerdem KO für-iv In den Anemonen wurde ein Gen deutlich unterdrückt, das dem Gen sehr ähnlich ist, das die Anemonen ausmacht Polycystin 1 Das kommt bei Wirbeltieren vor und ist dort für die Wahrnehmung des Flüssigkeitsflusses in den Nieren erforderlich. Seeanemonen haben vielleicht keine Nieren, aber das Erkennen von Flüssigkeitsströmen wäre für Meerestiere eine nützliche Fähigkeit.
Insgesamt, so die Forscher, deuten die Ergebnisse darauf hin für-iv spielte eine Rolle bei der Entwicklung mechanosensorischer Zellen im gemeinsamen Vorfahren von Cnidaria und Bilateria. Um das Gen noch weiter zurückzuverfolgen, sind jedoch Daten von anderen Phyla mit früheren Divergenzpunkten erforderlich.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Rolle für für-iv „Die Entwicklung von Mechanorezeptoren bleibt bei Cnidaria und Bilateria weitgehend erhalten“, schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Wie früh die Rolle von für-iv „Die in der Evolution der Tiere entstandene Differenzierung von Mechanorezeptoren bleibt ungelöst und erfordert Vergleichsdaten von Placozoen und Schwämmen, die fehlen.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in eLife .