Neue Erkenntnisse zur Entwicklungsgeschichte der Tiere: Grundbaustein der modernen Evolutionsbiologie wackelt

Sie konnten zeigen, dass die Entwicklung der Körperachse nicht wie bisher angenommen bei alle Vielzelligen Tieren gleich verläuft, sondern sich bei Niederen und Höheren Tieren sehr grundsätzlich voneinander unterscheidet. Diese Befunde wurden am 24. März 2006 vom Fachmagazin "Current Biology" online vorab der Printausgabe publiziert. Die Printausgabe von Current Biology erscheint am 9. Mai 2006.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Bernd Schierwater, Leiter des Instituts für Tierökologie und Zellbiologie der TiHo, konnte gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern zeigen, dass die so genannten Hox-Gene, die bei höher entwickelten Tieren für die Entwicklung der Körperachse verantwortlich sind, bei Niederen Tieren in vergleichbarer Form nicht vorliegen.

Die Hox-Gene legen die Entwicklung eines Tieres vom Kopf bis zum Schwanz fest. Das Hox-System wurde an Höheren Tieren unter anderem von Prof. Dr. Christine Nüsslein-Volhard, Leiterin des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen, untersucht. Nüsslein-Volhard erhielt für ihre Arbeit 1995 den Nobelpreis für Medizin und Physiologie. Bisher ist man davon ausgegangen, dass die Hox-Gene bei allen Tieren in der gleichen Reihenfolge angeordnet sind und immer in der gleichen Reihenfolge abgelesen werden. Gemäß dieser Lehrbuchanschauung sind nur wenige Gene für die Ausbildung der Hauptkörperachse der Tiere und für eine formenreiche Evolution von tierischen Bauplänen verantwortlich. Dies gilt aber nach den neuesten Erkenntnissen nicht für Niedere Tiere.

Der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Bernd Schierwater gelang es, nachzuweisen, dass die Hox-Gene der Höheren Tiere bei Niederen Tieren weder in vergleichbarer Form noch in der beschriebenen Anordnung existieren. Für ihre Entdeckung haben die Wissenschaftler verschiedene Cnidaria (Nesseltiere) untersucht und entdeckt, dass auch die Funktion dieser Gene bei Niederen Tieren eine andere zu sein scheint. So ist z.B. ein bisher als gleich (homolog) angesehenes Gen, das bei höher entwickelten Tieren die Information für die Ausbildung des Hinterendes trägt, bei Niederen Tieren für die Kopfbildung verantwortlich. Die neuen Befunde sind auch deshalb überraschend, weil die Besonderheiten des Hox-Systems bisher als Grundlage für die Evolution besonders vielfältiger Bauplanmuster entlang der Hauptkörperachse galten, etwa von der Entstehung eines vielgliedrigen Rumpfes mit vielen Beinpaaren bei Ringelwürmern bis zur Entstehung eines kurzen Rumpfes mit Flügeln bei Insekten.

Auch für die Systematik der Tiere ist die Entdeckung von grundsätzlicher Bedeutung. Sie unterstreicht die Unterteilung in Niedere Tiere mit zwei Keimblättern und ohne Hox-System und Höhere Tiere mit drei Keimblättern und mit Hox-System. Durch die Arbeit der Forscher wird auch die Hypothese, alle Höheren Tiere hätten sich aus den Nesseltieren entwickelt, grundsätzlich in Frage gestellt. "Die neuen Erkenntnisse haben endlich die von vielen Wissenschaftlern ersehnte Klärung bezüglich der Verbreitung und Bedeutung des Hox-Systems für Vielzellige Tiere erbracht." so Professor Schierwater "Gleichzeitig werfen die Befunde völlig neue Fragen nach den Mechanismen auf, die einer besonderen Formenvielfalt auch in Niederen Tieren zugrunde liegen."

Der vollständige Artikel ist im Internet einsehbar unter:
http://download.current-biology.com/pdfs/0960-9822/PIIS0960982206013339.pdf