Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Mehr Licht!" ins Dunkel der frühen Zellevolution

30.03.2006
Als Goethe starb, soll er gesagt haben: "Mehr Licht!". Ob als Bitte oder Beobachtung, bleibt ungeklärt. Heutige Evolutionsforscher sind auf der intensiven Suche nach "Mehr Licht!", wenn es darum geht, die graue Vergangenheit der Urzellen zu beleuchten.

Als besonders schwierig gilt die Suche nach einer zutreffenden Beschreibung des evolutionären Übergangs von den Prokaryoten (den bakterienartigen Zellen) zu den Eukaryoten - den höherentwickelten Zellen, die stets einen Zellkern besitzen und zugleich die einzelligen Ur-Ur-Urahnen des Menschen sind. Neuigkeiten zum Thema berichtet jetzt der Evolutionsbiologe Prof. Dr. William Martin (Institut für Botanik III der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf) gleich zweimal in der international angesehenen Fachzeitschrift "Nature" (2. März, S. 41- 45 und in der Ausgabe vom 30. März).

Im ersten Beitrag beschreibt er zusammen mit Eugene Koonin vom amerikanischen National Institute of Health, wie eine Besonderheit der Genorganisation der Eukaryoten, die sog. Introns, den mechanistischen Antrieb zur Entstehung des Zellkerns geführt haben kann.

Introns in eukaryotischen Genen kennt man seit rund 30 Jahren. Sie unterbrechen die Genstruktur und mŸssen auf dem Wege der Realisierung (Expression) der genetischen Information mühsam entfernt (herausgespleisst) werden.

Die Vorstellung, dass Introns für die komplexe Zellkompartimentierung der Eukaryoten ursächlich waren, ist grundlegend neu, und läuft einem seit Jahrzehnten etablierten Dogma der Zellevolution scharf entgegen. Bisher herrschte eine nahezu unangefochtene Vorstellung in der Fachwelt, dass zuerst der Kern entstand, dann die Mitochondrien (die energieliefernden Kraftwerke eukaryotischer Zellen).

Martins Theorie zufolge ist genau das Gegenteil der Fall: Zuerst die Mitochondrien, aus deren Genen die molekularen Vorfahren der Introns stammen, dann der Kern. Stellt dies die traditionelle Sicht der Zellevolution auf den Kopf? Martin sagt: "Ja." Um die Entstehung just jener Mitochondrien geht es in seinem zweiten Beitrag, der gemeinsam mit T. Martin Embley von der Universität Newcastle (UK) verfasst wurde. Die Mitochondrien sind vor mehr als einer Milliarde Jahre aus einer Symbiose hervorgegangen: Ein freilebendes Bakterium ist in eine Wirtszelle eingewandert. Aber was genau war diese Wirtszelle?

Der bisherigen Lehrmeinung zufolge war sie ein primitiver Eukaryot. Wenn das so wäre, dann müsste es heute Zellen geben, die einen Kern aber keine Mitochondrien besitzen. Dies haben Biologen zwar lange geglaubt, aber zu unrecht, wie im neuen Beitrag erklärt wird. Bei den Zellen, wo man bislang das völlige Fehlen der Mitochondrien vermutet hat, sind jedoch welche vorhanden!

Aber im Gegensatz zu den Mitochondrien des Menschen sind sie nicht an der Atmung beteiligt, sondern sie bilden Wasserstoff (die Hydrogenosomen) oder essentielle Eisen-Schwefel Cofaktoren (die Mitosomen). Die evolutionäre Signifikanz dieser besonderen Formen der Mitochondrien, die bei den anaeroben (Sauerstoff-meidenden) Eukaryoten vorkommmen, wurde lange von der Fachwelt bezweifelt. Martin ist der Ansicht, dass genau im anaeroben Stoffwechsel der Hydrogenosomen (und Mitosomen) der Schlüssel zur Entstehung der Eukaryoten und damit zur Entstehung der höheren Lebensformen liegt.

Die neuen Arbeiten zeichnen ein ganz anderes Bild der frühen Zellevolution, als heute in den meisten Lehrbüchern zu finden ist.

Sie messen dem Prinzip der Symbiose eine sehr viel wichtigere Rolle in der Entstehung der Eukaryoten zu, als man bisher angenommen hat. Da die menschliche Entwicklungslinie letztendlich auch bei der Entstehung der Eukaryoten anfängt, ist die Suche nach "Mehr Licht!" in der Zellevolution auch ein Versuch, unsere eigenen Wurzeln im Stammbaum des Lebens besser auszuleuchten. Dazu Martin: "Im Prinzip ja, solange man nicht darauf beharrt, alle Prozesse in der Evolution als Baum zu verstehen, weil man es bei der Symbiose nicht mit einer Verästelung, sondern mit einer Wiedervereinigung zu tun hat."

Prof. Martin’ Arbeiten werden von der DFG im Rahmen des bundesweit ersten Transregio-Sonderforschungsbereichs "Endosymbiose: Vom Prokaryoten zum eukaryotischen Organell" gefördert.

Kontakt: Prof. Dr. William Martin , e-mail : w.martin@uni-duesseldorf.de , web: http://www.molevol.de

Rolf Willhardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-duesseldorf.de/
http://www.molevol.de

Weitere Berichte zu: Eukaryot Introns Mitochondrium Symbiose Zellevolution

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie