Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Frühe Familienbande - Kein Schwamm im Stammbaum des Menschen

03.04.2009
Schon seit der Zeit von Charles Darwin bemühen sich Forscher, den "Stammbaum des Lebens" zu rekonstruieren und die Entwicklung von Tier- und Pflanzenarten im Lauf der Evolution zu verstehen.

Was die Wirbeltiere betrifft, ist diese Forschung schon relativ weit fortgeschritten. Umstritten sind dagegen die Verwandtschaftsbeziehungen von Großgruppen von Tieren, die sehr früh in der Evolution, wahrscheinlich im späten Präkambrium vor ca. 650 bis 540 Millionen Jahren, entstanden sind.

Nun ist es einem internationalen Forscherteam unter der Leitung des LMU-Geobiologen Professor Gert Wörheide gelungen, die Verwandtschaft zwischen einigen dieser frühen Arten mit hoher Sicherheit aufzuklären. In der bisher umfassendsten Studie dieser Art konnten die Forscher unter anderem zeigen, dass alle Schwämme von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen, der jedoch kein Vorfahr der Wirbeltiere ist. Auch der Mensch stammt damit nicht vom Schwamm ab, wie von manchen Wissenschaftlern vermutet wurde. Zudem legen die Ergebnisse nahe, dass sich das Nervensystem nur einmal im Lauf der Evolution entwickelt hat. (Current Biology online, 2. April 2009).

Im Rahmen einer "Systematik der Tiere" unterteilen Biologen die Tierwelt in Abteilungen, Stämme und Klassen. Zu den sehr alten Tiergruppen gehören dabei die Schwämme (Porifera), die Scheibentiere (Placozoa) die Nesseltiere (Cnideria) und die Rippenquallen (Ctenophora). Die Schwämme sind recht einfach gebaut, sie haben noch keine Organe. Auch die Scheibentiere besitzen eine einfache Struktur: Sie haben einen flachen, scheibenförmigen Körper und keine inneren Organe. Bei Rippenquallen handelt es sich um quallenähnliche Lebewesen. Korallen, Quallen und Seeanemonen zählen dagegen zu den Nesseltieren. Wie diese frühen Tiergruppen miteinander verwandt sind, ist bislang nicht vollständig geklärt, verschiedene Forschergruppen kommen immer wieder zu unterschiedlichen Ergebnissen. Insbesondere widersprechen sich häufig die Resultate von morphologischen Untersuchungen, die nach strukturellen Ähnlichkeiten der verschiedenen Organismen suchen, und molekularbiologischen Studien, die sich mit der Funktion der Gene befassen und dort nach Übereinstimmungen suchen.

Um diese Widersprüche auszuräumen, betrachteten Wörheide und seine Kollegen Hervé Philippe, Montréal, und Michael Manuel, Paris, in der bislang umfangreichsten Studie dieser Art 128 Gene von insgesamt 55 Arten - unter anderem von neun Schwämmen, acht Nesseltieren, drei Rippenquallen und den Scheibentieren, von denen es nur eine einzige beschriebene Art gibt. Die Grundlage ihrer Analysen bildete der relativ neue Ansatz der Phylogenomik, bei dem die stammesgeschichtliche Ähnlichkeit von Lebewesen durch den Vergleich ihrer Gene bestimmt wird. Zusammen mit Biochemikern, Evolutionsforschern und Bioinformatikern aus Göttingen, Frankreich und Kanada analysierten die Forscher mehr als 30.000 einzelne Positionen in der Erbinformation, die für die Zusammensetzung von Proteinen kodieren. Mithilfe rechnergestützter Analysen erstellten die Forscher dann einen evolutionären Stammbaum, der den Verwandtschaftsgrad der einzelnen Arten darstellt.

Eines der Hauptergebnisse der Studie legt nahe, dass alle Schwamm-Arten von einem einzigen Vorfahren abstammen. Dieser ist jedoch kein direkter Vorfahr der Zweiseitentiere (Bilateria), zu denen Würmer, Weichtiere und Insekten, aber auch die Wirbeltiere gehören. "Wenn dies der Fall wäre, wie einige frühere molekulare Studien wiederholt behauptet haben, wären wir alle Abkömmlinge von schwammartigen Organismen", erläutert Wörheide. "Diese These hat in der Vergangenheit für viel Aufmerksamkeit gesorgt. Unsere Ergebnisse widersprechen ihr jedoch eindeutig." Weiterhin ergaben die Analysen, dass Rippenquallen und Nesseltiere mit hoher Wahrscheinlichkeit eine gemeinsame Gruppe bilden. "Diese Gruppe der Hohltiere oder Coelenterata ist zugleich eng verwandt mit den Zweiseitentieren", erklärt Wörheide. "Damit bestätigt unsere Studie nach vielen Kontroversen ein Konzept, das schon um 1848 formuliert wurde."

Auch über die Entwicklung einzelner Organsysteme lässt die Untersuchung neue Schlüsse zu. "Sowohl Hohltiere als auch Zweiseitentiere besitzen bereits Nervenzellen. Die beobachtete enge Verwandtschaft spricht nun dafür, dass sich das Nervensystem nur einmal im Lauf der Evolution entwickelt hat", so Wörheide. Eine kürzlich erschienene, bezüglich der nicht-Zweiseitentiere weniger umfassende Studie habe dagegen die ungewöhnliche These aufgestellt, dass sich die Rippenquallen schon vor den Schwämmen von den anderen Arten wegentwickelt hätten. "Da die Rippenquallen bereits Nerven- und Muskelzellen besitzen, würde das bedeuten, dass sich diese im Lauf der Evolution mehrmals unabhängig voneinander entwickelt haben oder in den Schwämmen und Scheibentieren verloren gegangen sind", erklärt der LMU-Forscher.

Zugleich bildet die neue Studie, die eine größere Zahl evolutionär alter Lebensformen verglichen hat als je zuvor analysiert wurden, einen viel versprechenden Rahmen für weitere Untersuchungen. "Aufbauend auf unsere Ergebnisse können wir in Zukunft besser untersuchen, wie sich bestimmte Schlüsselmerkmale bei den Tieren entwickelt haben", sagt Wörheide. So gebe es zum Beispiel Hinweise darauf, dass sich schon in den Genen von Schwämmen Vorläufer der Anlagen für das Nervensystem finden. Und bei einer bestimmten Quallengruppe, den Würfelquallen, lassen sich bereits augenähnliche Sinnesorgane feststellen. "In zukünftigen Studien wird es nun unter anderem darum gehen, wie früh die Anlagen für Nervensystem, Muskelzellen oder Sinnesorgane bereits vorhanden waren und wie sie sich im Lauf der Evolution entwickelt haben", so Wörheide. (ca/suwe)

Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1174 "Deep Metazoan Phylogeny" (http://www.deep-phylogeny.org) gefördert.

Publikation:
"Phylogenomics revives traditional views on deep animal relationships";
Hervé Philippe Romain Derelle, Philippe Lopez, Kerstin Pick, Carole Borchiellini, Nicole Boury-Esnault, Jean Vacalet, Emmanuelle Renard, Evelyn Houliston, Eric Quéinnec, Corinne Da Silva, Patrick Wincker, Hervé Le Guyader, Sally Leys, Daniel J. Jackson, Fabian Schreiber, Dirk Erpenbeck, Burkhard Morgenstern, Gert Wörheide und Michaël Manuel;
Current Biology online
2. April 2009;
DOI: doi:10.1016/j.cub.2009.02.052
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Gert Wörheide
Department für Geo- und Umweltwissenschaften und GeoBioCenter
Sektion Paläontologie
Tel.: +49-(0)89 / 2180 - 6718
Fax: +49-(0)89 / 2180 - 6601
E-Mail: woerheide@lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.mol-palaeo.de
http://www.lmu.de/palaeo
http://www.deep-phylogeny.org

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Massenverlust des Antarktischen Eisschilds hat sich beschleunigt
14.06.2018 | Technische Universität Dresden

nachricht Teure Flops: Nur 5% der Innovationsideen werden erfolgreich
12.06.2018 | Institut für angewandte Innovationsforschung e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

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