Bisher glaubten Evolutionsbiologen, dass höher entwickelte Lebewesen auf genetischer Ebene deutlich komplexer sind, als einfache Tiere. Diese Theorie haben Wissenschaftler der Universität Innsbruck am Beispiel der Seeanemone Nematostella vectensis widerlegt. Die Forscher berichten über die Ergebnisse ihrer Studie in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature.
Bert Hobmayer und seine Mitarbeiterin Martina Hrouda vom Institut für Zoologie und Limnologie entdeckten in Zusammenarbeit mit deutschen und amerikanischen Kollegen eine höchst erstaunliche Vielfalt von Wnt-Genen – spezielle Entwicklungs- und Signalgene – in der Seeanemone Nematostella vectensis. Die Ergebnisse weisen auf ein evolutives Paradoxon hin: genetische Vielfalt in einfach organisierten Tieren kann deutlich größer sein als in höher entwickelten Lebensformen.
Biologen gingen bisher davon aus, dass höher entwickelte Organismen auch die größere Vielfalt an Wnt-Genen haben müssten. Diese Theorie basierte auf den bisherigen Erkenntnissen, dass Wirbeltiere zwölf Unterfamilien der Wnt-Gene besitzen, während niedere Tiere wie die Fruchtfliege und der Fadenwurm nur sechs beziehungsweise fünf Unterfamilien aufweisen. Der Mensch verfügt über 19 derartige Gene.
Mehr als ein Dutzend Wnt-Gene gefunden
Bert Hobmayer jedoch suchte mit seinem Team noch weit tiefer in der ursprünglichen Seeanemone Nematostella vectensis nach Wnt-Genen und sie fanden mehr als ein Dutzend. Weitere Analysen zeigten, dass einige Wnt-Gene in von der Seeanemone abgeleiteten höheren tierischen Gruppen verschwanden.
Seeanemonen gelten aus Sicht der Evolutionsforschung als lebende Fossilien. Sie sind sehr einfach aufgebaut und haben sich seit der Entstehung der vielzelligen Tiere vor mehr als 600 Millionen Jahren kaum verändert. Umso erstaunlicher war es, dass die Forscher fast alle Familien an Wnt-Genen, über die der Mensch verfügt, auch bei der Anemone gefunden haben. Der Mechanismus der Zellverständigung scheint deshalb ein sehr alter zu sein.
Tumorgene in Wirbeltieren
Wnt-Gene wurden ursprünglich als Tumorgene in Wirbeltieren entdeckt und werden mittlerweile in Familien und Unterfamilien kategorisiert. Sie erledigen wichtige Signalaufgaben im Organismus: „Wnt-Gene codieren für Signalmoleküle, die von einer Zelle ausgeschieden werden, um das Schicksal anderer Zellen zu beeinflussen“, erklärt Hobmayer. Dabei binden sich die Moleküle an benachbarte Zellen und lösen dort unterschiedliche Reaktionen aus.
Wnt-Gene spielen bereits in der sehr frühen Entwicklung eines Organismus eine entscheidende Rolle. Sie sorgen beispielsweise dafür, dass die Körperachsen im Embryo gebildet werden. Außerdem sind Wnt-Gene auch an der Entwicklung nahezu aller Organe beteiligt. Ist im erwachsenen Organismus die Signalfunktion, die Wnt-Gene ausüben, gestört, so entsteht häufig Krebs.
(Universität Innsbruck, 20.01.2005 – DLO)
