Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum die Spinne acht Beine hat

13.03.2012
Genetiker der Universität Jena erforscht Grundlagen der Evolution von Spinnen

Die Evolution geht vielfältige Wege. Dabei kommt sie erstaunlich oft zu ganz ähnlichen Ergebnissen. So sind nach Jahrmillionen natürlicher Selektion etwa die Flughäute von Flugsauriern und Fledermäusen oder der stromlinienförmige Körperbau von Walen, Fischen und Pinguinen ganz unabhängig voneinander entstanden.


Als Untersuchungsobjekt haben die Wissenschaftler die heimische Gewächshausspinne (Achaearanea tepidariorum) ausgewählt. Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

„Auch die äußere Erscheinung von Insekten und Spinnen hat sich unabhängig voneinander entwickelt“, sagt Prof. Dr. Wim Damen von der Friedrich-Schiller-Universität Jena und verweist auf die Ähnlichkeiten des bein- und flügellosen Hinterleibs dieser Tiere. „Obwohl Insekten und Spinnen, aber auch Krebse und Tausendfüßer, rund 550 Millionen Jahre Evolution voneinander trennen, ist die Natur zum immer gleichen Ergebnis gekommen“, so der Professor für Genetik weiter.

Wie sich diese Form der konvergenten Evolution der Gliederfüßer – wissenschaftlich Arthropoden – auf genetischer Ebene widerspiegelt, das haben Wissenschaftler der Universitäten in Göttingen und Jena und der Harvard University jetzt in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht (DOI: 10.1073/pnas.1116421109). „Wir konnten zeigen, dass dieselben Gene in unterschiedlichen Organismen unterschiedliche Prozesse steuern, die aber zum selben Ergebnis führen“, erläutert Prof. Damen, der einer der Autoren der aktuellen Studie ist, die heute (12. März) online erscheint.

Die für die Arthropoden typische Segmentierung des Körpers in Kopf, Brust und Hinterleib wird von den sogenannten Hox-Genen gesteuert. Während die Aktivität eines bestimmten Hox-Gens (Antennapedia) bei Insekten im Brustbereich Beine wachsen lässt, verhindert die Aktivität eines anderen Hox-Gens das Wachstum von Beinen am Hinterleib. „Auch Spinnen verfügen über solche Hox-Gene“, so Prof. Damen. Allerdings: das Gen, das bei den Insekten für das Wachstum der Beine verantwortlich ist, ist bei den Spinnen vor allem im Hinterleib aktiv. „Also dort, wo eben keine Beine wachsen.“ Der beinlose Hinterleib von Insekten und Spinnen müsse folglich das Ergebnis unterschiedlicher genetischer Prozesse sein.

Dem sind die Wissenschaftler am Beispiel der heimischen Gewächshausspinne (Achaearanea tepidariorum) auf den Grund gegangen. Als sie bei Spinnenembryos das Gen, das normalerweise im Hinterleib der Spinnen aktiv ist ausschalteten, wuchsen den Tieren – statt der üblichen acht – insgesamt zehn Beine, die zwei zusätzlichen am sonst beinlosen Hinterleib. „Das Hox-Gen Antennapedia fördert bei Spinnen also das Beinwachstum nicht, sondern unterdrückt es normalerweise“, schlussfolgert Prof. Damen.

Da es sich aber um die gleiche genetische Information handelt, müssten andere Faktoren für die unterschiedliche Wirkung ausschlaggebend sein. So unterscheiden sich bei Insekten und Spinnen die molekularen Mechanismen, die durch die Hox-Gene reguliert werden, ebenso wie das Zusammenspiel mit weiteren nachgeschalteten Genen. Diese Erkenntnisse, so das Fazit der Wissenschaftler, illustrieren beispielhaft, wie sich die Rolle von Genen im Laufe der Evolution grundlegend wandeln kann.

Original-Publikation:
Khadjeh S. et al. Divergent role of the Hox gene Antennapedia in spiders is responsible for the convergent evolution of abdominal limb repression. Proceedings of the National Academy of Sciences 2012, DOI: 10.1073/pnas.1116421109
Kontakt:
Prof. Dr. Wim Damen
Lehrstuhl für Genetik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Philosophenweg 12, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949566
E-Mail: wim.damen[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

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

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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