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Montag, 22.05.2017
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Quallen besitzen Lichtmoleküle

Neue Einblicke in die Evolution gelungen

Schweizer Forscher haben erstmals wichtige lichtempfindliche Moleküle bei Quallen gefunden, die zuvor nur von höheren Tieren bekannt waren: so genannte Opsine. Diese Entdeckung eröffnet neue Einblicke in die Evolutionsgeschichte, so die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Current Biology“.
Hydromeduse Cladonema radiatum

Hydromeduse Cladonema radiatum

Zellen zur Lichtwahrnehmung in Augen von höheren Tieren werden traditionellerweise in zwei Typen unterschieden: in „ciliäre“ Sehzellen, die sich vor allem bei Wirbeltieren, und „rhabdomerische“ Sehzellen, die sich bei Insekten finden. Diese beiden Arten unterscheiden sich in der Zellarchitektur wie auch im Übertragungsweg des Lichtsignals. Die Unterschiede zwischen diesen beiden Typen von Photorezeptorzellen wurden bisher mit einer Zeitphase der Evolution in Verbindung gebracht, in der sich Wirbeltieren und Insekten auseinander entwickelten.

Quallen, entwicklungsgeschichtlich die ältesten Tiere mit komplexen Augen, verwenden überwiegend ciliäre Sehzellen, was aus ihrer Zellarchitektur hervorgeht. Es ist bekannt, dass sich Licht auf zahlreiche Aktivitäten im Verhalten von Quallen und Korallen auswirkt. Ein Beispiel dafür ist das beeindruckende massenhafte Laichen von Korallen im Great Barrier Reef vor Australien. Die bei der Lichtwahrnehmung beteiligten Moleküle sind jedoch bisher nicht erforscht worden.

20 lichtempfindliche Moleküle entdeckt


Nun haben die Forscher Hiroshi Suga und Professor Walter J. Gehring vom Biozentrum der Universität Basel bei zwei verschiedenen Quallenarten nicht weniger als 20 lichtempfindlichen Moleküle (Opsine) entdeckt, nämlich bei Cladonema radiatum, die Augen besitzt, und Podocoryne carnea, die keine Augen hat.


Schwarze Flecken an der Peripherie des Auges

Schwarze Flecken an der Peripherie des Auges

Die Studie ergab, dass sämtliche dieser Quallen-Opsine eng mit ciliären Opsinen verwandt sind. Ihre Folgerung: Die Opsine des ciliären und des rhabdomerischen Typs haben sich wahrscheinlich in einer sehr viel früheren Zeit auseinander entwickelt, nämlich noch bevor sich die Trennung von Quallen und höheren Tieren wie Wirbeltieren und Insekten herausbildete.

Eierstock als Opsineursprung


In einer weiteren Studie entdeckten die Forscher, dass die Opsine von Quallen an verschiedenen Körperteilen gebildet werden. Bei der Analyse der Gen-Expression von augenspezifischen Opsinen stellten sie fest, dass sie für den Gesichtssinn in den Augen eine Rolle spielen. Dies ist der erste Hinweis überhaupt, dass Quallen genau wie höhere Tiere Opsine für die Lichtwahrnehmung einsetzen.

Zudem stellten die Wissenschaftler fest, dass einige der Opsine von Cladonema radiatum genetisch im Eierstock ausgebildet sind. Dies legt eine Rolle bei der zeitlichen Steuerung der Eiablage nahe, die stark mit dem Wechsel der Mondphasen zusammenhängt. Die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler lassen damit auf ein neues Szenario in der Evolution der Photorezeptoren bei Tieren schließen und werfen ein neues Licht auf das Sehverhalten von Quallen und ihrer Verwandten.
(idw - Universität Basel, 10.01.2008 - DLO)
 
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