Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bewegung ohne Muskeln

12.05.2011
Zoologen der Universität Jena sind der Evolution von Körperkontraktion auf der Spur

Alle Tiere bewegen sich – Geparden schneller, Schnecken langsamer. Grundlage aller Bewegungen sind Muskelkontraktionen, lautet zumindest die landläufige Meinung. Es gibt jedoch auch Tiergruppen, die keine Muskeln besitzen, da sie sich in der Entwicklungsgeschichte vor der eigentlichen evolutionären Entstehung von Muskelzellen abzweigten. Diese Tiergruppen, etwa die Schwämme der Weltmeere und Seen, sind jedoch nicht unbeweglich. Schwämme sind in der Lage, sich ohne Muskeln zusammenzuziehen. Diese Kontraktion kannten schon Schwammtaucher im antiken Griechenland, wie bereits Aristoteles 350 vor Christus beschrieben hat.


Die Schwammart "Tethya wilhelma" (hier eine Kolonie im Aquarium) ist inzwischen Modellorganismus für viele evolutionäre Fragestellungen und wesentliches Untersuchungsobjekt in der aktuellen Studie von PD Dr. Michael Nickel von der Universität Jena. Foto: Michael Nickel/FSU

Wie Bewegung ohne Muskeln funktioniert, untersucht eine Forschergruppe um Privatdozent Dr. Michael Nickel von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Die Forscher vom Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie interessiert vor allem der evolutionäre Aspekt, genauer die Frage: Aus welchen evolutionären Vorläufern entstanden Muskelzellen?

In einer aktuellen Studie, die im Journal of Experimental Biology (Band 214, doi: 10.1242/jeb.049148) am 15. Mai 2011 veröffentlicht wird, geben die Evolutionsbiologen aktuelle Antworten auf die Frage, welche Zellen in Schwämmen kontrahieren. Die Forscher stützen sich dabei auf 3-dimensionale (3D) Aufnahmen, die sie mittels Synchrotron-strahlungsbasierter Röntgen-Mikrotomographie angefertigt haben. Damit konnten die Jenaer Forscher in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum Gesthacht am Deutschen Elektronen Synchrotron Hamburg die 3D-Struktur von kontrahierten und expandierten Schwämmen vergleichen und visualisieren.

„Das Besondere an unserer Herangehensweise ist jedoch, dass wir die 3D-Daten nutzen, um Volumen- und Oberflächenmessungen in unseren Schwämmen durchführen“, so Nickel. „Diese 3D-Volumetrie-Methode ist zwar in den technischen Wissenschaften weit verbreitet, wird in der Zoologie jedoch bisher – trotz ihres enormen Informationspotenzials – kaum genutzt“. Auf diese Weise konnte Nickels Team zeigen, dass die inneren und äußeren Oberflächen und damit die Epithelienzellen, sogenannte Pinacozyten, die starken Körperkontraktionen der Schwämme verursachen. Dadurch können die Jenaer Wissenschaftler auch eine über Hundert Jahre währende Kontroverse über die zelluläre Kontraktionsursache entscheiden. Als kontraktile Kandidaten waren bisher sowohl spindelförmige Zellen im Gewebe der Schwämme gehandelt worden, als auch die Epithelzellen – die Jenaer Forscher haben jetzt den Verursacher eindeutig identifiziert.

Die aktuellen Ergebnisse der Jenaer Forscher ermöglichen neue Denkansätze zur evolutionären Entstehung von Muskelatur. „Die frühe Evolution von Muskeln ist bisher völlig unverstanden. Muskelzellen scheinen in der Evolution – nach aktueller Datenlage – nahezu aus dem Nichts aufgetaucht zu sein“, so Nickel. „Es muss jedoch evolutionäre Vorläufersysteme gegeben haben, die bisher unerkannt geblieben waren.“ Die Schwamm-Epithelzellen rücken nun als heiße Kandidaten für die weitere Erforschung der Zusammenhänge in den Mittelpunkt des Interesses der Evolutionsbiologen. „Es spricht vieles dafür, dass Schwamm-Epithelien und die Muskelzellen der übrigen Tiere evolutionär auf einen gemeinsamen kontraktionsfähigen Zellvorfahren zurückgehen“. Dies soll in Zukunft in internationalen Kooperationen, auch unter Nutzung von Genom- und Genexpressionsdaten, geprüft werden.

Michael Nickel feiert mit dieser Veröffentlichung auch einen kleinen Geburtstag. Vor exakt zehn Jahren beschrieb der Jenaer Forscher – damals noch Doktorand an der Universität Stuttgart – die im dortigen Zoologisch-Botanischen Garten Wilhelma entdeckte Schwammart Tethya wilhelma. Dieser Schwamm ist noch immer das ‚Haustier’ in Nickels Arbeitsgruppe – heute gezüchtet in Meerwasseraquarien am Institut in Jena – und wesentliches Untersuchungsobjekt in der aktuellen Studie. Als möglicher Modellorganismus für evolutionäre Fragestellungen hat der kleine weiße Schwamm im letzten Jahrzehnt regelmäßig Eingang in Forschungsprojekte gefunden und dient als Forschungsobjekt für immer mehr Arbeitsgruppen auf der ganzen Welt.

Filmmaterial unter: http://spongetube.porifera.net.

Original-Publikation:
Michael Nickel et al.: „The contractile sponge epithelium sensu lato – body contraction of the demosponge Tethya wilhelma is mediated by the pinacoderm”, Journal of Experimental Biology, Band 214, doi: 10.1242/jeb.049148.
Kontakt:
PD Dr. Michael Nickel
Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem Museum
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Erbertstr. 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949174
E-Mail: m.nickel[at]uni-jena.de

Axel Burchardt | Uni Jena
Weitere Informationen:
http://www.porifera.net
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterien aus dem Blut «ziehen»
07.12.2016 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht HIV: Spur führt ins Recycling-System der Zelle
07.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

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: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie