Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Evolutionsbiologie - Schwämme kommen mit wenig Sauerstoff aus

06.02.2018

Schwämmen, mit die einfachsten Tiere, fehlt ein molekularer Signalweg, mit dem andere Tiere intern Sauerstoff regulieren. Haben sie andere Mechanismen dafür entwickelt oder lebten ihre frühesten Vorfahren in einer sehr sauerstoffarmen Welt?

Gert Wörheides Forschungsfragen führen ihn mehr als 650 Millionen Jahre zurück zu den Anfängen des tierischen Lebens auf der Erde. Jüngst konnte der Geobiologe zeigen, dass Schwämme, und nicht Rippenquallen sehr wahrscheinlich die Schwestergruppe aller anderen Tiere sind. Sie spalteten sich nah der Wurzel vom Stammbaum der Tiere ab, aus der anderen Linie entwickelten sich alle anderen Tiere.


Tethya wilhelma, Bild: Sergio Vargas, LMU

In ihrer neueste Studie zeigt sein Team nun, in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Professor Canfield von der University of Southern Denmark, dass Schwämme im Gegensatz zu fast allen anderen Tieren mit sehr wenig Sauerstoff zurechtkommen.

Wie die molekulargenetische Analysen von Wörheide, Inhaber des Lehrstuhls für Paläontologie und Geobiologie an der LMU, nun zeigen, fehlt ihnen zudem ein bestimmter Signalweg, mit dem Tiere in ihren Geweben und Zellen Sauerstoff regulieren können. Darüber berichtet das Team nun aktuell im Fachjournal eLife.

Die überwiegende Mehrheit aller heute lebenden Tiere braucht Sauerstoff zum Leben. Für den Fall, dass dieser nicht ausreichend vorhanden ist, verfügen sie über einen molekularen Signalweg, den sogenannten HIF Signalweg, der es ihnen erlaubt, Sauerstoff in den Zellen zu regulieren, um somit ein bestimmtes Level an Sauerstoff im Körper aufrechtzuerhalten. Bislang war unklar, ob auch alle tierischen Vorfahren über diese Fähigkeit verfügten.

In Experimenten in Aquarien am Lehrstuhl von Gert Wörheide fand das Team nun heraus, dass der Meeresschwamm Tethya wilhelma mit nur 0,25 Prozent des heutigen Sauerstoffgehalts in den Meeren zurechtkommt. „Das hat uns sehr überrascht“, sagt Wörheide, und es führte zu der Frage, wie Schwämme mit Sauerstoffknappheit umgehen.

Anschließende genetische Analysen zeigten, dass Schwämmen, wie auch den ebenfalls analysierten Rippenquallen, wichtige Komponenten des HIF Signalweg fehlen, mit dem Tiere normalerweise den Sauerstoffgehalt in ihrer Umgebung wahrnehmen und Schwankungen ausgleichen.

Wörheide beabsichtigt nun in weiteren Studien zu klären, ob Schwämme einen anderen Mechanismus dafür entwickelt haben oder einfach nur generell mit sehr wenig Sauerstoff auskommen. Diese Frage hat auch große Bedeutung für das Verständnis der Evolutionsgeschichte auf unserem Planeten.

„Niemand weiß genau, wie es im Präkambrium auf der Erde aussah. Weder Schwämme noch Rippenquallen – beide die Schwestergruppen der anderen Tiere – besitzen allerdings die Fähigkeit, den Gehalt von Sauerstoff in der Umgebung so wie andere Tiere durch den HIF Signalweg wahrzunehmen und darauf zu reagieren.

Und da Schwämme, wie wir experimentell zeigen konnten, anscheinend mit sehr wenig Sauerstoff auskommen, könnte man durchaus rückschließen, dass die frühesten gemeinsamen Vorfahren der Tiere womöglich in einer sehr sauerstoffarmen Umwelt atmeten“, sagt Wörheide.

Publikation
Daniel B. Mills, Warren R. Francis, Sergio Vargas, Morten Larsen, Coen P.H. Elemans, Donald E. Canfield, Gert Wörheide:
„The last common ancestor of animals lacked the HIF pathway and respired in low-oxygen environments“
In: eLife 2018
https://doi.org/10.7554/eLife.31176

Kontakt
Professor Gert Wörheide
Lehrstuhl für Paläontologie & Geobiologie
Tel.: +49 (0) 89/2180-6718
E-Mail: geobiologie@geo.lmu.de

Luise Dirscherl | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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