Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf der Suche nach dem Ursprung unseres Gehirns

23.12.2014

Heidelberger Forscher zeigen, dass die Zentralisierung von Nervenzellen bereits bei niederen Vielzellern ihren Ausgang nimmt

Auf der Suche nach dem Ursprung unseres Gehirns haben Biologen der Universität Heidelberg neue Erkenntnisse zur Evolution des zentralen Nervensystems (ZNS) mit seiner hoch entwickelten biologischen Struktur gewonnen: Die Forscher analysierten auf molekularer Ebene die Neurogenese beim Modellorganismus Nematostella vectensis.

Anhand bestimmter Gene und Signalfaktoren konnte das Team um Prof. Dr. Thomas Holstein vom Centre for Organismal Studies zeigen, wie sich der Beginn der Zentralisierung von Nervenzellen bis zu dem diffusen Nervennetz von einfachen und ursprünglichen niederen Tieren wie der Seeanemone zurückverfolgen lässt. Die Forschungsergebnisse werden in „Nature Communications“ veröffentlicht.

Die Seeanemone – Nematostella vectensis – gehört wie Korallen und Medusen zu den Nesseltieren, die mehr als 700 Millionen Jahre alt sind. Sie hat einen simplen sackartigen Körper ohne Skelett und nur eine Körperöffnung. Das Nervensystem dieses ursprünglichen Vielzellers ist als einfaches Nervennetz organisiert, das bereits zu einfachen Verhaltensmustern fähig ist.

Die Wissenschaft ist bisher davon ausgegangen, dass dieses Netz keine Zentralisierung – also keine örtliche Verdichtung von Nervenzellen – besitzt. Mit ihren Arbeiten konnten die Wissenschaftler nun zeigen, dass das Nervennetz der Seeanemone in der Embryonalentwicklung durch einen Satz neuronaler Gene und Signalfaktoren gebildet wird, der auch bei Wirbeltieren zu finden ist.

Wie Prof. Holstein erläutert, ist die Entstehung der ersten Nervenzellen abhängig vom sogenannten Wnt-Signalweg, der nach seinem Signalprotein Wnt bezeichnet ist. Er besitzt eine wichtige Funktion für den Vorgang, bei dem sich verschiedene Typen tierischer Zellen geordnet entwickeln. Die Heidelberger Forscher liefern zudem den ersten Hinweis dafür, dass ein weiterer Signalweg in der Neurogenese von Seeanemonen aktiv ist – der BMP-Weg, der bei Wirbeltieren die Zentralisierung der Nervenzellen lenkt.

Benannt nach seinem Signalprotein BMP steuert dieser Signalweg abhängig von der Proteinkonzentration ebenfalls die Entwicklung unterschiedlicher Zelltypen – ähnlich wie der Wnt-Signalweg, aber mit anderer Richtung. Der BMP-Weg wirkt im rechten Winkel zum Wnt-Weg und erzeugt so in dem weitgehend diffusen neuronalen Netz der Seeanemone ein asymmetrisches Muster neuronaler Zelltypen. „Dies kann“, so betont Prof. Holstein, „als der Beginn der Zentralisierung des neuronalen Netzes auf dem Weg hin zu Wirbeltieren mit ihren komplexen Gehirnen verstanden werden.“

Während der Wnt-Signalweg zugleich die Bildung der primären Körperachse aller Tiere – von den Schwämmen bis zu den Wirbeltieren – auslöst, ist der BMP-Signalweg bei höher entwickelten Vertebraten auch an der Ausbildung der sekundären Körperachse (Rücken-Bauch) beteiligt. „Unsere Forschungsergebnisse weisen daher darauf hin, dass es eine enge Parallelität zwischen der Evolution der Körperachsen und der Herausbildung eines zentralen Nervensystems geben muss“, sagt Prof. Holstein.

Informationen im Internet:
http://www.cos.uni-heidelberg.de/index.php/t.holstein?l=_e

Originalveröffentlichung:
H. Watanabe, A. Kuhn, M. Fushiki, K. Agata, Y. Kocagöz, S. Özbek, T. Fujisawa & T.W. Holstein: Sequential actions of β-catenin and Bmp pattern the oral nerve net in Nematostella vectensi. Nature Communication 5:5536 (23. Dezember 2014), doi:10.1038/ncomms6536

Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Holstein
Centre for Organismal Studies
Telefon (06221) 54-5679
thomas.holstein@cos.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle
Telefon (06221) 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Marietta Fuhrmann-Koch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher der Universität Bayreuth entdecken außergewöhnliche Regeneration von Nervenzellen
09.07.2020 | Universität Bayreuth

nachricht Blick ins Innere einer Batterie
09.07.2020 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

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: Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

Verlustfreie Stromleitung bei Raumtemperatur? Ein Material, das diese Eigenschaft aufweist, also bei Raumtemperatur supraleitend ist, könnte die Energieversorgung revolutionieren. Wissenschaftlern vom Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ an der Universität Hamburg ist es nun erstmals gelungen, starke Hinweise auf Suprafluidität in einer zweidimensionalen Gaswolke zu beobachten. Sie berichten im renommierten Magazin „Science“ über ihre Experimente, in denen zentrale Aspekte der Supraleitung in einem Modellsystem untersucht werden können.

Es gibt Dinge, die eigentlich nicht passieren sollten. So kann z. B. Wasser nicht durch die Glaswand von einem Glas in ein anderes fließen. Erstaunlicherweise...

Im Focus: The spin state story: Observation of the quantum spin liquid state in novel material

New insight into the spin behavior in an exotic state of matter puts us closer to next-generation spintronic devices

Aside from the deep understanding of the natural world that quantum physics theory offers, scientists worldwide are working tirelessly to bring forth a...

Im Focus: Im Takt der Atome: Göttinger Physiker nutzen Schwingungen von Atomen zur Kontrolle eines Phasenübergangs

Chemische Reaktionen mit kurzen Lichtblitzen filmen und steuern – dieses Ziel liegt dem Forschungsfeld der „Femtochemie“ zugrunde. Mit Hilfe mehrerer aufeinanderfolgender Laserpulse sollen dabei atomare Bindungen punktgenau angeregt und nach Wunsch aufgespalten werden. Bisher konnte dies für ausgewählte Moleküle realisiert werden. Forschern der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen ist es nun gelungen, dieses Prinzip auf einen Festkörper zu übertragen und dessen Kristallstruktur an der Oberfläche zu kontrollieren. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature erschienen.

Das Team um Jan Gerrit Horstmann und Prof. Dr. Claus Ropers bedampfte hierfür einen Silizium-Kristall mit einer hauchdünnen Lage Indium und kühlte den Kristall...

Im Focus: Neue Methode führt zehnmal schneller zum Corona-Testergebnis

Forschende der Universität Bielefeld stellen beschleunigtes Verfahren vor

Einen Test auf SARS-CoV-2 durchzuführen und auszuwerten dauert aktuell mehr als zwei Stunden – und so kann ein Labor pro Tag nur eine sehr begrenzte Zahl von...

Im Focus: Robuste Materialien in Schwingung versetzt

Kieler Physikteam beobachtet in Echtzeit extrem schnelle elektronische Änderungen in besonderer Materialklasse

In der Physik werden sie zurzeit intensiv erforscht, in der Elektronik könnten sie ganz neue Funktionen ermöglichen: Sogenannte topologische Materialien...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

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

Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

09.07.2020 | Physik Astronomie

Forscher der Universität Bayreuth entdecken außergewöhnliche Regeneration von Nervenzellen

09.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

Selbstadaptive Systeme: KI übernimmt Arbeit von Software-Ingenieuren

09.07.2020 | Informationstechnologie

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