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Wie der Maulwurf zu seinen zwölf Fingern kommt

14.07.2011
Vielfingrigkeit ist eine vererbbare Besonderheit und tritt bei Mensch und Tier relativ häufig auf.

Auch Maulwürfe verfügen über zusätzliche Finger. Bei ihnen ist der Verstoss gegen das Fünf-Finger-Schema der Landwirbeltiere allerdings die Norm. Jetzt klärt ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Paläontologen der Universität Zürich den genetischen Hintergrund für die Entwicklung ihres Extra-«Daumens» auf. Unter den Handwurzelknochen entsteht ein Knochen, der entlang des wahren Daumens verlängert wird und der Hand eine vergrösserte Fläche für das Graben bietet.


Computer-tomographische Darstellung des Handskeletts eines Maulwurfs (Talpa occidentalis), gut sichtbar der sichelförmige zusätzliche «Daumen».


Hand eines Maulwurfembryos (Talpa occidentalis) mit Markierung der Sox9-Moleküle, welche die Frühentwicklung des Skeletts anzeigen.

Was im Tierreich Hände hat, verfügt meist über zehn Finger. Eine der grossen Ausnahmen ist der kleine Maulwurf: Er hat einen zusätzlichen «Daumen», auf den er sich beim Graben abstützt und der seine Grabschaufeln vergrössert. Vielfingrigkeit – Polydaktylie – ist ein Phänomen, das sich bereits im Devon an verschiedenen Landwirbeltieren beobachten lässt. Sie tritt auch beim Menschen und bei Hunden und Katzen relativ häufig auf. Landwirbeltiere scheinen ein schlummerndes Entwicklungs-programm für Polydaktylie aufzuweisen, das aber nur unter gewissen Voraussetzungen aktiviert wird. Beim Maulwurf dagegen ist Polydaktylie die Norm, so dass bei ihm in der Embryogenese das Programm durchgängig aktiviert wird.

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Marcelo Sánchez-Villagra, Professor für Paläontologie an der Universität Zürich, hat die Entstehung und Entwicklung des Extra-Daumens beim Maulwurf molekulargenetisch untersucht. Wie die Wissenschaftler in ihrem kürzlich im Fachmagazin «Biology Letters» erschienen Artikel zeigen, entsteht der Zusatzdaumen während der Embryogenese anders und auch später als die echten Finger. Finanziert wurden die Untersuchungen vom Schweizerischen Nationalfonds.

Im Gegensatz zu den restlichen Fingern der Maulwurfshand verfügt der Extra-Daumen nicht über verschiedene bewegliche Glieder. Er besteht vielmehr aus einem einzelnen, sichelförmig Knochen. Mit Hilfe von molekularen Markern können die Forscher erstmals zeigen, dass er später als die echten Finger aus einem umgeformten Sesambein des Handgelenks entsteht. Auch der echte Daumen teilt genetische Merkmale mit dem Handgelenk. Der Vergleich mit Spitzmäusen, die nächsten Verwandten von Maulwürfen, bei denen der Extra-«Daumen» fehlt, bestätigt die Entdeckung der Forscher.

Männliche Hormone gekoppelt mit Polydaktylie
Für die artspezifische Ausbildung des Extra-«Daumens» beim Maulwurf sehen die Forscher einen Zusammenhang mit dem eigentümlich «männlichen» Geschlechtsapparat von Maulwurfweibchen. Bei vielen Maulwurfarten haben die Weibchen vermännlichte Genitalien und sogenannte Ovotestes, d.h. anstelle von normalen Eierstöcken Keimdrüsen mit Hoden- und Eierstockgewebe. Androgene Steroide sind bekannt dafür, dass sie Knochenwachstum, -umbildung und -veränderungen sowie den Wandel von Sehnen in Gelenke beeinflussen. Ein hoher mütterlicher Testosteronspiegel wird denn auch als eine der Ursachen für Polydaktylie beim Menschen vermutet.
Literatur:
Christian Mitgutsch, Michael K. Richardson, Rafael Jiménez, José E. Martin, Peter Kondrashov, Me-rijn A. G. de Bakker, Marcelo R. Sánchez-Villagra; Circumenting the polydactyly ‚constraint‘: The mo-le’s ‚thumb‘. The Royal Society Biology letters, 2011, doi: 10.1098/rsbl.2011.0494
Kontakte:
Prof. Marcelo Sánchez
Universität Zürich
Paläontologisches Institut und Museum
Tel. +41 44 634 23 22
E-Mail: m.sanchez@pim.uzh.ch

Beat Müller | Universität Zürich
Weitere Informationen:
http://www.mediadesk.uzh.ch/

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