Gehirn-Entwicklung: Ringelwürmer verblüffen durch ausgefeiltes Nervensystem

Überraschende Entdeckung: Meeresringelwürmer haben Nervenstrukturen, die dem menschlichen Großhirn ähneln - und das obwohl sich die gemeinsame Entwicklung vor etwa 600 Millionen Jahren trennte. Jetzt müssen Forscher die Evolution unseres Gehirns überdenken.

Wurmgehirn: Von wegen simpel - die Strukturen sind komplexer als bisher angenommen. Zur Großansicht
EMBL / R. Tomer

Wurmgehirn: Von wegen simpel - die Strukturen sind komplexer als bisher angenommen.

Das Großhirn ist der am höchsten entwickelte Teil des menschlichen Nervensystems. Es formt unsere Persönlichkeit, ist Voraussetzung für die Entstehung von Kunst und Musik, Literatur und Technologien. Nun haben Wissenschaftler im Gehirn eines Meeresringelwurms Nervenstrukturen entdeckt, die unserem Großhirn ähneln. Von den Ergebnissen versprechen sie sich Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte der Hirnregion: Woraus entstand sie und welche Aufgaben bewältigte sie am Anfang ihres Daseins?

Neben dem Menschen besitzen auch andere Wirbeltiere ein Großhirn - so viel ist schon länger bekannt. Bisher war allerdings noch weitgehend unklar, wie sich die menschlichen Hirnregionen im Laufe der Evolution aus den Weichtieren entwickelt hat. So suchten Forscher selbst bei den nächsten wirbellosen Verwandten des Menschen, den Lanzettfischchen, vergebens nach entsprechenden Strukturen.

Nun wurde eine Forschergruppe um Detlev Arendt vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg fündig. Beim Meeresringelwurm Platynereis dumerilii entdeckten die Biologen ein Pendant zu unserem Großhirn. Das Ergebnis überrascht: Der Meeresringelwurm - ein entfernter Verwandter des Regenwurms - befindet sich im Stammbaum weit weg von den Wirbeltieren. Sein Entwicklungsweg trennte sich bereits vor etwa 600 Millionen Jahren von dem des Menschen. Mindestens genauso alt müsse also die gemeinsame Anlage für unser Großhirn sein, folgern die Forscher im Fachblatt "Cell".

Für ihre Studie entwickelten die Wissenschaftler eine neue Technologie, mit deren Hilfe sie den molekularen Aufbau des Ringelwurmgehirns genau untersuchen konnten. Dabei konzentrierten sie sich vor allem auf eine Hirnregion, die für die Verarbeitung von Geruchs- und anderen Sinnesreizen zuständig ist: den sogenannten Pilzkörper. Als sie dessen molekularen Fingerabdruck mit dem der Großhirne verschiedener Wirbeltiere verglichen, entdeckten die Forscher erstaunliche Ähnlichkeiten. "Pilzkörper und Großhirn müssen einen gemeinsamen Vorläufer in der Evolutionsgeschichte gehabt haben", berichtet der Leiter der Forschungsgruppe Detlev Arendt.

Diese Urstruktur bestand vermutlich aus einer Ansammlung dicht gepackter Zellen, die Geruchsinformationen verarbeiten und zugleich Bewegungen kontrollieren konnten. Die Urahnen orteten vermutlich mit Hilfe des Geruchssinns potentielle Nahrungsquellen, verarbeiteten die Informationen in ihrem Großhirnvorläufer und bewegten sich dann zielgerichtet auf die Nahrungsquelle zu.

"Diese Ergebnisse sind in zweierlei Hinsicht verblüffend", sagt Arendt. "Erstens, das Großhirn ist wesentlich älter als man sich bisher vorstellen konnte, wahrscheinlich genauso alt wie die höheren Tiere selbst." Zudem sei nun klar, dass sich die besonderen Nervenstrukturen in Anpassung an das Leben in den Meeren des Präkambriums entwickelt haben - dem Zeitalter der Erdgeschichte vor etwa 4,6 Milliarden bis 540 Millionen Jahren. Bisher hatte man angenommen, dass sich die Pilzkörper von Weichtieren und das Großhirn der Wirbeltiere unabhängig voneinander entwickelt haben. "Die Evolutionsgeschichte unseres Großhirns muss neu geschrieben werden", sagt Arendt.

irb/ddp

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