Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum wir mit der Seeanemone näher verwandt sind als mit der Fliege

23.10.2007
Ulrich Technau von der Universität Wien publiziert dazu in der Fachzeitschrift "Current Biology"

Ulrich Technau, Professor am Department für Theoretische Biologie der Universität Wien, hat herausgefunden, dass sich Seeanemonen seit ihrer Abspaltung von der Entwicklungslinie unserer Vorfahren vor 700 Millionen Jahren kaum verändert haben. Damit sind sie uns Menschen ähnlicher als Insekten, obwohl diese erst vor 500 Millionen Jahren eine eigene Entwicklung durchgemacht haben. Die bemerkenswerten Forschungsergebnisse erscheinen am 23. Oktober 2007 im Fachmagazin "Current Biology".

ForscherInnen gingen weltweit davon aus, dass das Genom des Menschen weitaus komplexer aufgebaut sei und auch kompliziertere Vorgänge steuere als das von Nesseltieren, wie Seeanemonen, Korallen oder Quallen. Schließlich erfolgte die Abspaltung von der gemeinsamen Entwicklungslinie vor 700 Millionen Jahren. Diese Theorie widerlegt nun Ulrich Technau, Vertragsprofessor am Department für Theoretische Biologie der Universität Wien. Er konnte nachweisen, dass grundlegende Mechanismen der Embryonalentwicklung von Mensch und Nesseltier viel ähnlicher sind als bisher angenommen. Voraussetzung dazu war die komplette Entschlüsselung des Genoms der Seeanemone sowie ein Laborexperiment, welches zeigt, dass auch das frühe Entwicklungsstadium der Seeanemone von einem Organisator gesteuert wird - ein Vorgang, der bisher nur bei Wirbeltieren nachgewiesen werden konnte.

Genom-Entschlüsselung der Seeanemone

"Die Seeanemone war der erste Organismus, dessen Genom vollständig decodiert wurde", so Technau, einer der Initiatoren der Sequenzierung, die im Joint Genome Institute in Walnut Creek (USA) unter der Leitung von Dan Rokshar vorgenommen wurde. In dem daraufhin verfassten Paper (erschienen in "Science" im Juli 2007) präsentierten Ulrich Technau und seine Co-AutorInnen die überraschenden ersten Ergebnisse der Entschlüsselung: "Es ist unglaublich, wie ähnlich das Genom der Seeanemone dem des Menschen ist. Das Genrepertoire ist uns näher als das der Fliege, die sich 'erst' vor rund 500 Millionen Jahren von unserer Entwicklungslinie abgespalten hat."

Experiment während der embryonalen Weichenstellung

Die jüngsten experimentellen Ergebnisse von Ulrich Technaus Gruppe zeigen, dass bisherige Entwicklungslinien der Biologie neu überdacht werden müssen. Technau und seine Mitarbeiterin Yulia Kraus wiederholten "das wohl berühmteste Experiment der Entwicklungsbiologie" aus dem Jahr 1924. Ausgangspunkt dafür war die Gastrulation, eines der wichtigsten Stadien während der Entwicklung eines Organismus. Dabei bildet der Zellhaufen einen hohlen Ball, der sich auf einer Seite nach innen stülpt und damit eine Öffnung bildet. Dieser Urmund wird bei den Wirbeltieren in weiterer Folge der Anus. Wenn die Einstülpung daraufhin durchbricht, entsteht am anderen Ende der Mund. Bei diesem wichtigen Vorgang wird das Koordinatensystems des Körpers festgelegt, die Körperachsen wie auch der Standort bestimmter Zelltypen.

In dem berühmten Experiment von 1924 schnitt die damalige Dissertantin von Hans Spemann (er erhielt dafür 1935 den Nobelpreis), Hilde Mangold, ein Stück oberhalb der Einstülpung (Urmund) des Zellballs einer Amphibie heraus, die so genannte Urmundlippe. Dieses Stück Gewebe transplantierte sie an das andere Ende des Zellballs, dort, wo sich normalerweise später die Bauchseite herausbildet. Und das faszinierende Ergebnis war: Es entstand eine zweite Körperachse mitsamt Kopfansatz. "Das war der Beweis, dass dieses Stück Gewebe die lange vermutete Organisatorfunktion der Gastrulation inne hat. Es induziert durch Moleküle mit Signalfunktion das Auswachsen der Körperachsen und organisiert die Zelltypisierung", erklärt Ulrich Technau: "Bis dato dachte man, dass dieser hochkomplexe Vorgang nur bei Wirbeltieren vorkommt."

Yulia Kraus und Ulrich Technau führten im Frühling 2007 Hilde Mangolds' Experiment erneut durch, dieses Mal mit Zellen einer Seeanemone. Der Entwicklungsbiologe stellte fest, dass auch die Seeanemone das Entwicklungsstadium der Gastrulation durchmacht und dass dieser Organismus an genau derselben Stelle wie Wirbeltiere über einen Organisator verfügt. "Wie in Mangolds Experiment entwickelte sich nach der Transplantation der oberen Urlippe auch bei der Seeanemone eine zweite Körperachse heraus. Das beweist: Das Prinzip ist dasselbe", so Technau.

Forschungsergebnis gibt für die Evolutionstheorie neue Fragen auf

Durch dieses Ergebnis wird die gesamte Sichtweise auf die biologische Entwicklungslinie hin verändert: "Dieses Prinzip ist also nicht von den unmittelbaren Vorfahren der Menschen und anderen Wirbeltieren erfunden worden. Es ist viel älter. Verwirrend war nur, dass Insekten, die sich später als Nesseltiere von der Entwicklungslinie abgespalten haben, das Stadium der Gastrulation nicht durchmachen. Insekten haben es also verloren oder verändert", so Ulrich Technau.

Eine nahe liegende Forschungsfrage lautet: Warum ist der Mensch, trotz eines ähnlichen Genoms zur Seeanemone, dennoch viel komplexer aufgebaut? Ulrich Technau hat eine Vermutung, der er in weiteren Forschungen auf den Grund gehen wird: "Bei der Beantwortung dieser Frage wird uns die sequenzierte DNA der Seeanemone helfen. So können wir Gen für Gen vergleichen. Und in unterschiedlichen Kontexten studieren. Ich vermute, dass die Antwort nicht in den einzelnen Genen liegt, sondern in den Netzwerken, die sie bilden. Wir sind gerade dabei, diese Netzwerke näher zu erforschen. Und mit dieser komplexen Aufgabe bin ich hier im neuen Zentrum für organismische Systembiologie in der Fakultät für Lebenswissenschaften am richtigen Platz."

Kontakt
Dipl.-Biol. Dr. Ulrich Technau
Department für Theoretische Biologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T +43-1-4277-567 03
M +43-664-602 77-567 03
ulrich.technau@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Mag. Veronika Schallhart
Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
1010 Wien, Dr.-Karl-Lueger-Ring 1
T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at

Veronika Schallhart | idw
Weitere Informationen:
http://www.current-biology.com/ -

Weitere Berichte zu: Entwicklungslinie Gastrulation Genom Seeanemone Wirbeltier

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst
26.04.2018 | Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme

nachricht Der lange Irrweg der ADP Ribosylierung
26.04.2018 | Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

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: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics