Am Anfang war der Wurm – Detailbilder von urzeitlichen Embryos

Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung des Paul Scherrer Instituts (PSI) in der Schweiz hat dazu in der heutigen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Nature“ seine Resultate veröffentlicht. Die mikrotomografischen Untersuchungen wurden an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz (SLS) des PSI durchgeführt. Auf den daraus gewonnenen Bildern erkennt man detailliert die Anatomie der Embryos. Die winzigen Steinkügelchen geben so ihre bisher verborgenen Geheimnisse über die Mechanismen der Evolution preis.

Vor einigen Jahren wurden in China und Sibirien versteinerte Embryos entdeckt, die aus der Geburtsstunde der Urlebewesen stammen. Diese fossilen Überreste sind etwa einen halben Millimeter gross und über 500 Millionen Jahre alt. Sie bieten der Paläontologie eine grossartige Gelegenheit, die Evolution besser zu verstehen. Fossilien bilden den einzigen direkten Zugang zur Entstehungsgeschichte des Lebens auf der Erde. Bis vor kurzem war es aber nicht möglich, aus Versteinerungsprozessen die embryologische Veränderungen herauszulesen und damit die mächtigsten Mechanismen der Stammesentwicklung zu ermitteln.

Zerstörungsfreie Untersuchung

Die am PSI vorhandene, einzigartige Technik der Tomografie mit Synchrotronstrahlung erlaubt es, das Innere von Proben darzustellen, ohne sie zu zerschneiden oder gar zu zerstören. Auf diesem Weg liess sich auch die Struktur der oben erwähnten Embryos unbeschädigt bestimmen. Die Analyse lieferte fundamental neue Einblicke in Anatomie, Entwicklung und Versteinerung von Embryos primitiver Tiere. Die Forschenden haben damit Informationen gewonnen, mit denen sich etablierte embryologische Entstehungstheorien überprüfen und gegebenenfalls verwerfen lassen.

Im Rahmen eines internationalen Forschungsprojekts unter Leitung der englischen Universität Bristol, an dem massgeblich auch Wissenschaftler des PSI, des schwedischen Museums der Naturgeschichte Stockholm und der chinesischen Universität Beijing beteiligt waren, wurde die Anatomie des Markuelia-Embryos enträtselt. Markuelia ist nicht nur der älteste bekannte Embryo eines komplexen Tieres. Was den fossilen Wurm darüberhinaus so bedeutend macht, ist seine verwandtschaftliche Nähe zum Stammvater zwei der wichtigsten entwicklungsgenetischen Tiermodelle: des Fadenwurms Caenorhabditis elegans und der Taufliege Drosophila melanogaster.

Wacklige Entwicklungstheorie

Die Untersuchungen am PSI haben gezeigt, dass die Ähnlichkeit zwischen Markuelia und Fadenwurm nur oberflächlich ist. Die Tomografie hat ein Endgeäse (mundartige Öffnung) mit einziehbaren Zähnen sichtbar gemacht, was Markuelia näher zum Stamm der Gliederfüssler (Arthropoden; Spinnen und Krebse) rückt. Der direkte Entwicklungsverlauf der Markuelia widerspricht zudem der seit Jahren anerkannten Theorie, dass die Metamorphose über die Larve zum geschlechtsreifen Tier (indirekter Entwicklungsverlauf) ein besonderes primitives Merkmal von Tieren darstellt. Die Erkenntnisse aus den neu entdeckten versteinerten Embryos lassen diesen Widerspruch noch deutlicher zu Tage treten.

Quelle: Nature, Band 442, Nummer 7103, Seiten 680-683, 10. August 2006; www.nature.com/nature

Für weitere Auskünfte:
Dr. Marco Stampanoni, Labor für Synchrotronstrahlung, PSI; Telefon +41 (0)56 310 47 24; marco.stampanoni@psi.ch

Dr. Rafael Abela, Leiter Labor für Synchrotronstrahlung, PSI; Telefon +41 (0)56 310 32 71; rafael.abela@psi.ch