Das uralte Rätsel der Neunaugen: evolutionären Geheimnissen der kieferlosen Wirbeltiere auf der Spur

BerlinLampreten gehören zu den einzigen zwei Wirbeltieren ohne Kiefer. Sie bereiten den Fischereibetrieben im Mittleren Westen Schwierigkeiten, helfen jedoch Wissenschaftlern, die Evolution der Wirbeltiere besser zu verstehen. Forscher der Northwestern University verglichen Lampreten mit kiefertragenden aquatischen Fröschen namens Xenopus. Dabei entdeckten sie wichtige Informationen über zwei Schlüsseltypen von Stammzellen: pluripotente Blastulazellen und Neuralleistenzellen.

Die wichtigsten Erkenntnisse der Studie auf einen Blick:

• Die Gene von Neunaugen und Fröschen teilen ähnliche Pluripotenz-Netzwerke.
• Neunaugen exprimieren das pou5-Gen nicht in neuralen Kammzellen.
• Dieses Gen ist entscheidend für die Bildung von Kiefer- und Kopfstrukturen bei kiefertragenden Wirbeltieren.

Pluripotente Zellen können sich in jeden Zelltyp des Körpers verwandeln. Sowohl Blastula- als auch Neuralleistezellen besitzen diese Fähigkeit. Eine neue Studie zeigte, dass Frosch-Neuralleistezellen pou5-Expression aufweisen, während dies bei Neunaugen nicht der Fall ist. Dieser Unterschied könnte erklären, warum Neunaugen keine Kiefer haben. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in Nature Ecology & Evolution.

Das Studium von Neunaugen kann uns helfen, mehr über die Ursprünge und die Entwicklung der Wirbeltiere, einschließlich des Menschen, zu erfahren. Carole LaBonne, Professorin an der Northwestern University und Expertin für Entwicklungsbiologie, leitete eine Studie und erklärte, dass wir die Evolution besser verstehen können, wenn wir die urtümlichsten noch lebenden Wirbeltiere wie Schleimaale und Neunaugen untersuchen.

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Neuralleisten-Zellen sind anpassungsfähig und können sich in verschiedene Zelltypen, wie Neuronen und Muskelzellen, verwandeln. Bei Kiefermäulern verlieren Blastulazellen früh ihre Fähigkeit, sich in viele Zelltypen zu entwickeln, aber Neuralleisten-Zellen behalten diese Fähigkeit länger bei. Forscher haben entdeckt, dass lampreten Blastulazellen ein vollständiges Netzwerk für Pluripotenz haben, was darauf hindeutet, dass sich diese Stammzelltypen bei Kiefer- und Kieferlosen Wirbeltieren gemeinsam entwickelt haben könnten.

Joshua York, der Erstautor und Postdoktorand, wies darauf hin, dass Lampreten und Frösche zwar überwiegend ähnliche Gene besitzen, Lampreten jedoch das Gen pou5 nicht in Neuralleistenzellen exprimieren. Dies könnte bedeuten, dass das Gen im Laufe der Zeit verloren ging und nicht später bei kiefertragenden Wirbeltieren entwickelt wurde. Selbst nach 500 Millionen Jahren Evolution gibt es strenge Grenzen für die Genexpressionsniveaus, die zur Förderung der Pluripotenz erforderlich sind.

Lampreten und Frösche entwickeln sich seit Millionen von Jahren unabhängig voneinander, dennoch nutzen sie ähnliche biologische Steuermechanismen. Die Forscher waren neugierig, warum diese Parallelen bestehen. Das Projekt wurde von verschiedenen Organisationen finanziert, darunter die National Institutes of Health und die National Science Foundation, und es war Dr. Joseph Walder gewidmet.

Die Erforschung von Neunaugen kann Wissenschaftlern helfen, mehr über die Evolution der Wirbeltiere zu erfahren. Durch den Vergleich von Neunaugen mit Tieren, die Kiefer besitzen, möchten Forscher verstehen, wie wichtige Merkmale in modernen Tieren, einschließlich des Menschen, entstanden sind. Diese Forschung ist ein Schritt zur Lösung dieser alten biologischen Rätsel.