Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Wurm beißt sich durch

01.07.2010
Max-Planck-Forscher entdecken Trick der Evolution: Signalkette wird mit mehreren Funktionen belegt und erlaubt optimale Anpassung an Umweltbedingungen

Unter Ralf Sommers Mikroskop spielen sich dramatische Szenen ab: Sein Forschungsobjekt, der Fadenwurm Pristionchus pacificus, verbeißt sich in einen anderen Wurm, reißt ein Loch in dessen Flanke und labt sich anschließend am ausfließenden Inhalt. Das sich windende Opfer hat in diesem Zweikampf keine Chance: Caenorhabditis elegans ist zwar ein naher Verwandter von Pristionchus, aber nicht mit denselben kräftigen "Zähnen" ausgestattet. Im Fokus der Biologen vom Tübinger Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie steht jedoch nicht die Jagdtechnik von Pristionchus, sondern die Entwicklung seiner Mundwerkzeuge. Gilberto Bento und Akira Ogawa aus Sommers Team haben den Steuerungsmechanismus entdeckt, der hinter der Mundentwicklung steckt: Wächst der Wurm mit reichlich Bakterien als Nahrung auf, so hat er später nur sehr kleine Zähne in einer schmalen Mundhöhle. Erlebt er als Larve jedoch Nahrungsmangel oder eine hohe Populationsdichte, so entwickelt er einen breiten, mit kräftigen zahnartigen Dentikeln ausgestatteten Mund. (Nature, 1. Juli 2010)


Der Fadenwurm Pristionchus pacificus attackierten den kleineren Caenorhabditis elegans, reißt ihn an der Seite auf und frisst den auslaufenden Inhalt. Bild: Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie / Andreas Weller

Breit- und schmalmundige Individuen unterscheiden sich genetisch nicht voneinander. "Vielmehr bestimmen Umweltfaktoren darüber, welche Mundwerkzeuge ein Fadenwurm ausbildet", sagt Ralf Sommer, Direktor der Abteilung Evolutionsbiologie am Tübinger Max-Planck-Institut. Herrscht während einer sensiblen Phase in der Larvenentwicklung Nahrungsmangel, entwickeln sich fast ausschließlich Würmer mit breitem, stark bewehrtem Mund. Den gleichen Effekt hat ein Pheromon der Würmer. Es signalisiert eine hohe Populationsdichte, wenn es in hohen Konzentrationen vorhanden ist. In beiden Fällen - bei Nahrungsmangel und bei einer Überbevölkerung - wird ein körpereigener Signalweg aktiviert, der zur Entwicklung von kräftigen Zähnen führt und damit ein räuberisches Verhalten ermöglicht. Der Signalweg ist den Forschern bereits bekannt: Das Hormon Dafachronic Acid und sein Rezeptor sorgen auch dafür, dass sich die Würmer in Mangelzeiten nicht zu erwachsenen Individuen weiterentwickeln, sondern in einem Dauerlarvenstadium verharren, bis sich die Umweltbedingungen wieder bessern.

"Der Mund-Dimorphismus von Pristionchus veranschaulicht gleich zwei faszinierende Prinzipien der Evolution", sagt Sommer. Zum einen zeigt er, wie sparsam die Evolution arbeitet: Bereits etablierte Signalwege werden in neuem Kontext wiederverwendet - ein Vorgang, den Biologen als Co-Option bezeichnen. Um eine Signalkette mit neuer Bedeutung zu belegen, genügt es, sie zu einem anderen Zeitpunkt oder mit einer anderen Konzentration des auslösenden Signalmoleküls anzustoßen, wie in diesem Fall. Zum anderen gilt die Existenz alternativer Körperstrukturen als Wegbereiter der Evolution: "Um die Mundstruktur dauerhaft zu verändern, müsste die genetische Steuerung lediglich von der Umweltabhängigkeit abgekoppelt werden", erläutert Ralf Sommer.

Darüber, ob sich die kräftigere Mundform von Pristionchus besser zur Jagd auf andere Würmer oder zum Verzehr von Pilzen eignet, können die Tübinger Biologen bislang nur spekulieren. "Die Tatsache, dass sich der Mund-Dimorphismus im Verlauf der Evolution fest etabliert hat, lässt darauf schließen, dass er in freier Natur einen wichtigen Vorteil bietet", sagt Ralf Sommer.

Originalveröffentlichung:

Gilberto Bento, Akira Ogawa, Ralf Sommer
Co-option of the hormone-signaling module Dafachronic Acid-DAF-12 in nematode evolution

Nature, 1. Juli 2010

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Prof. Dr. Ralf Sommer (ab 5. Juli 2010)
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen
Tel.: +49 7071 601-371
Fax: +49 7071 601-498
E-Mail: ralf.sommer@tuebingen.mpg.de
Stephanie Bertenbreiter (Presse- und Öffentlichkeitsarbeit)
Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen
Tel.: +49 7071 601-472
Fax: +49 7071 601-384
E-Mail: presse@tuebingen.mpg.de

Barbara Abrell | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise