Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der evolutionäre Ursprung von Darm und Muskeln

12.09.2017

Wie sind Darm, Haut und Muskulatur während der Evolution der Tiere entstanden? Diese Frage beschäftigt WissenschafterInnen seit über 100 Jahren. Die Entwicklungsbiologen Ulrich Technau und Patrick Steinmetz von der Universität Wien stellen durch ihre Arbeiten an Seeanemonen die 150 Jahre alte "Keimblatt-Theorie" in Frage: Sie fanden heraus, dass Darm bildende Drüsenzellen nicht aus dem Entoderm, sondern aus eingestülptem Ektoderm entstehen. Damit werfen sie ein grundlegend neues Licht auf die Evolution von Darm und Muskelgewebe. Die Ergebnisse erscheinen in "Nature Ecology & Evolution".

Menschliche und tierische Körper bestehen aus einer Vielzahl von Geweben und Organen, wie z.B. Darm, Haut, Nervensystem und Muskulatur. Interessanterweise leiten sich all diese Gewebe jeweils von einem der drei "Keimblätter" ab, die ganz früh in der Embryonalentwicklung durch Einstülpungsprozesse angelegt werden.


Frühes Embryonalstadium (Gastrula) der Seeanemone Nematostella vectensis.

Copyright: Sabrina Kaul-Strehlow, Patrick Steinmetz

Gemäß der "Keimblatttheorie" entstehen Haut und Nervensystem aus dem außenliegenden Ektoderm, der Darm und interne Organe wie Bauchspeicheldrüse gehen aus dem innen liegenden Entoderm hervor, während Muskulatur und Keimdrüsen aus dem mittleren Keimblatt, dem Mesoderm, entstehen.

Während fast alle komplexeren Tiere (Säuger, aber auch Insekten oder Würmer) und Menschen aus diesen drei Keimblättern aufgebaut sind, scheinen ihre Vorfahren nur zweischichtig gewesen zu sein: Einige sehr alte tierische Gruppen wie die Nesseltiere (Cnidaria wie beispielsweise Korallen, Seeanemonen und Quallen), die sich vor bereits 600 Millionen Jahren gebildet haben, bestehen nur aus zwei Zellschichten. Die Evolution des Mesoderms als drittem Keimblatt war wohl eine der "Schlüsselerfindungen" in der Evolution komplexer Tiere.

Die Wissenschaft ging bislang davon aus, dass das innere, Darm-bildende Keimblatt von Nesseltieren und anderen Tieren auf einen gemeinsamen Ursprung zurückgeht, also homolog ist. Ulrich Technau und sein Team vom Department für Molekulare Evolution und Entwicklung hat nun eine fundamental neue Sicht auf die Evolution der Keimblätter gewonnen. Sie untersuchten den embryonalen Ursprung jener Zellen, die Verdauungsenzyme bilden und konnten zeigen, dass diese Zellen nicht aus dem Entoderm, sondern aus einem Teil des eingestülpten Ektoderms, des Schlundes, entstehen.

"Ich war verblüfft, dass das eigentliche Entoderm entgegen der allgemeinen Lehrmeinung keinerlei Verdauungszellen enthielt", erklärt Erstautor Patrick Steinmetz, seit kurzem Gruppenleiter an der Universität Bergen in Norwegen.

"Diese Resultate legen nahe, dass das Entoderm der höheren Tiere nicht evolutionär mit der inneren Zellschicht der Seeanemone verwandt ist, sondern vielmehr vermutlich aus dem Schlund-Ektoderm hervorgegangen ist", fügt Ulrich Technau hinzu. Das Entoderm der Seeanemone hingegen weist starke molekulare und zelluläre Ähnlichkeiten mit dem Mesoderm der höheren Tiere auf:

Beide aktivieren eine große Zahl von homologen regulatorischen Genen und beide bilden Gewebe wie Muskeln und Keimdrüsen. Die Seeanemone verfügt also bereits über ein Mesoderm-ähnliches Keimblatt, das sich aber nicht in der Zwischenschicht zwischen Entoderm und Ektoderm befindet wie bei anderen Tieren.

Für den Übergang von der Zweischichtigkeit zur Dreischichtigkeit war daher offensichtlich eine neue Lokalisation und nicht eine Neuerfindung des Mesoderms das Schlüsselereignis in der Evolution.

Publikation in Nature Ecology & Evolution:
Steinmetz, P.R.H., Aman, A., Kraus, J.E.M., Technau, U. Gut-like ectodermal tissue in a sea anemone challenges germ layer homology. Nature Ecology & Evolution
DOI: 10.1038/s41559-017-0285-5.

Wissenschaftlicher Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Ulrich Technau
Department für Molekulare Evolution und Entwicklung
Centre for Organismal Systems Biology
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14 (UZA I)
T +43-1-4277-570 00
M +43-664-60277-570 00
http://molevodevo.univie.ac.at

Rückfragehinweis:
Mag. Alexandra Frey
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 33
M +43-664-602 77-175 33
alexandra.frey@univie.ac.at

Offen für Neues.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.500 MitarbeiterInnen, davon 6.600 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 94.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit 174 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. www.univie.ac.at

Alexandra Frey | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

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

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

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