Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einfache Planktonorganismen mit Wirbeltier-ähnlichen Lichtsinneszellen

28.02.2011
Ein Team von Wissenschaftlern des Museums für Naturkunde Berlin, vom Kewalo Marine Laboratory der Universität Hawaii und vom SARS International Centre of Marine Molecular Biology der Universität Bergen/Norw., haben in den Augen von Larven der Brachiopoden, einer seit dem frühen Kambrium existierenden marin verbreiteten Wirbellosengruppe ciliäre Photorezeptoren entdeckt, deren Verwendung für gerichtetes Sehen bisher nur aus Wirbeltieren bis hin zum Menschen bekannt war. "Wir hatten eine ähnliche Morphologie der Augen wie bei den Larven der Ringelwürmer erwartet und waren überrascht, ciliären Rezeptoren als lichtaufnehmende Strukturen zu finden", so Carsten Lüter vom Museum für Naturkunde.

Die Ergebnisse, die in dieser Woche (1. März) online in der Open Access-Zeitschrift EvoDevo publiziert werden, zeigen, dass bereits sehr früh in der Evolution enstandene und für vergleichbare Funktionen eingesetzte Zelltypen innerhalb des Tierreichs wesentlich weiter verbreitet sind, als bisher angenommen wurde. Das Gen, welches die Information für das verwendete Sehpigment - ein spezielles ciliäres Opsin – codiert, ist zudem bereits in sehr frühen Entwicklungsstadien der Brachiopoden aktiv und ermöglicht phototaktisches Verhalten, obwohl diese frühen Stadien noch gar keine Augen besitzen.


Eine Brachiopodenlarve mit roten Augenflecken. Die darin befindlichen Photorezeptoren ähneln denen der Wirbeltiere (Foto: Nina Furchheim, MfN)

Mit Hilfe von elektronenmikroskopischen und Genexpressions-Daten konnte das Forscher-Team die Identität dieser Photorezeptoren mit denen von "Mäusen und Menschen" belegen. Die Ergebnisse legen nahe, dass der letzte gemeinsame Vorfahre von Brachiopoden und Wirbeltieren denselben Zelltyp für gerichtetes Sehen verwendet hat oder dieser Photorezeptortyp, einmal evolviert, mehrfach unabhängig innerhalb der bilateralsymmetrischen Tiere für gerichtetes Sehen Verwendung fand.

Brachiopoden sind als erwachsene Tiere mit einem Stiel am Untergrund festgewachsen und daher auf ihre Larven als Verbreitungsstadien angewiesen. Die Larven sind daher sehr mobil und schwimmen an die Wasseroberfläche, wo die Intensität des einfallenden Sonnenlichtes stärker ist. Die Forscher konnten zeigen, das sogar die frühesten Larvenstadien, die noch keine Augen besitzen, aktiv zum Licht hin schwimmen und wahrscheinlich das gleiche Sehpigment nutzen wie ihre Augen-tragenden älteren Geschwister. Andreas Hejnol vom SARS International Centre of Marine Molecular Biology meint dazu: "Diese frühen Entwicklungsstadien könnte man als "schwimmende Augen" bezeichnen, die in der Lage sind, die sonnige Wasseroberfläche zu finden."

Die elektronenoptischen Untersuchungen der Augenstruktur zeigen, dass die lichtaufnehmende Struktur in den Augen der Brachiopodenlarven ein spezialisiertes sogenanntes Cilium ist, ein Wimperhärchen, dass normalerweise durch gerichtetes Schlagen für den Vortrieb der Larven im Wasser sorgt, ähnlich wie das Schwänzchen eines Spermiums. Alle nach außen gerichteten Körperzellen der Brachiopoden tragen ein solches Cilium. In den Augen jedoch sind die Cilien der beteiligten Zellen in den Körper der Larve eingesenkt und ihre Oberfläche ist stark vergrößert, da in der Cilienmembran das Opsin als Sehpigment in großer Menge eingelagert ist.

Yale Passamaneck, Co-Autor vom Kewalo Marine Laboratory der Universität Hawaii, resümiert: "Unsere Ergebnisse liefern ein neues Modell für das Verständnis der Augenevolution innerhalb des Tierreichs und dafür wie einfache Zellen die Fähigkeit erwerben, auf Licht zu reagieren um schließlich in einem komplexen Organ wie dem Auge miteinander vernetzt zu werden."

Der Artikel erscheint unter dem Titel "Ciliary photoreceptors in the cerebral eyes of a protostome larva" am 1. März 2011 im online Open Access journal EvoDevo (http://www.evodevojournal.com/content)

Kontakt:
PD Dr. Carsten Lüter
Museum für Naturkunde,
Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung
an der Humboldt-Universität zu Berlin,
Invalidenstrasse 43
10115 Berlin
Tel. +49 (0)30 20938529
email: carsten.lueter@mfn-berlin.de

Dr. Gesine Steiner | idw
Weitere Informationen:
http://www.evodevojournal.com/content

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Algen Arthritis behandeln
23.08.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Chaos bei der Zellteilung – wie Chromosomenfehler in Krebszellen entstehen
23.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

6. Leichtbau-Tagung: Großserienfähiger Leichtbau im Automobil

23.08.2017 | Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Turbulente Bewegungen in der Atmosphäre eines fernen Sterns

23.08.2017 | Physik Astronomie

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Mit Algen Arthritis behandeln

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie