Evolution der Tiere Am Anfang war der Glibber

Schwämme galten lange als die Wesen, die im Stammbaum der Tiere ganz unten stehen. Doch eine Genom-Analyse deutet jetzt in eine andere Richtung. Demnach spalteten sich Rippenquallen als Erste von den übrigen Tieren ab. Und die Schwämme verloren die Nerven.

Von Sascha Karberg

Courtesy of Bruno Vellutini/ Sars/ University of Bergen, Norway

Die Basis des tierischen Lebens ist glibberig und bunt. Wahrscheinlich stehen nicht wie bisher angenommen Schwämme dem gemeinsamen Vorfahren aller Tiere am nächsten, sondern Rippenquallen - gallertige, tagsüber in allen Regenborgenfarben schillernde und nachts sogar in grünlichen Lichtpulsen glimmende Kreaturen. Das ergab die erste vollständige Analyse eines Rippenquallen-Genoms durch ein internationales Forscherkonsortium, das die Wissenschaftler im Fachmagazin "Science" präsentieren.

Mit den bei Strandurlaubern unbeliebten Nesselquallen haben Rippenquallen außer einem ähnlichen Aufbau nichts gemein. "Rippenquallen haben keine Nesselzellen und brennen deshalb nicht, den Unterschied merkt man sofort", sagt Sören Bolte. Der Evolutionsbiologe erforscht an der Universität Kiel eben jene Rippenquallen-Art, deren Erbgut das internationale Forscherkonsortium entziffert hat. Mnemiopsis leidyi, die Meerwalnuss, ist eine der am besten untersuchten Rippenquallen-Spezies, weil sie anders als der Großteil ihrer Verwandtschaft nicht in der Tiefsee, sondern in Küstennähe vorkommt.

Von Interesse ist die ursprünglich nordamerikanische Qualle auch deshalb, weil sie unter anderem in Nord- und Ostsee verschleppt wurde. Dort frisst sie Plankton, das auch wirtschaftlich relevante Fischlarven zum Heranwachsen brauchen. "Vor Helgoland ist Mnemiopsis leidyi inzwischen jeden Sommer zu finden, obwohl es sie dort bis vor ein paar Jahren noch nicht gab."

Schweine statt Schimpansen

Schon 2008 hatte Casey Dunn von der Brown University in Providence auf Rhode Island behauptet, dass die Vorfahren der heute lebenden Rippenquallen bereits existierten, bevor sich Schwämme und alle anderen Tiere entwickelten. Eine These, als würde sich jemand hinstellen und Schweine anstelle von Schimpansen als die nächsten Verwandten des Menschen bezeichnen. Tatsächlich erscheinen die filigranen Rippenquallen, die sogar Muskelzellen und ein einfaches Nervensystem haben, auf den ersten Blick viel komplexer als die unförmigen, nur aus haut- und darmähnlichen Zellen bestehenden Schwämme.

Rippenquallen an die Basis des tierischen Stammbaums zu stellen, würde bedeuten, dass die Schwämme Nerven- und Muskelzellen wieder verloren hätten. Und dass die Nesselquallen (Cnidaria) sich später - nach den Schwämmen - entwickelten, wobei sie den gallertigen Körperbau ein zweites Mal entwickelten, unabhängig von den Rippenquallen. Zwar gibt es kein Gesetz, dass Evolution die Lebewesen zwangsläufig immer komplexer gestaltet. Doch Dunn konnte nicht ausschließen, dass er sich irrt: Zum einen gibt es keine Fossilienfunde von Rippenquallen, die seine These hätten stützen können. Zum anderen hatte er nur die Abschriften von aktiven Genen (das Transkriptom) verschiedener Rippenquallen untersuchen können, weil noch kein Rippenquallen-Erbgut vollständig sequenziert worden war.

Das liegt nun vor. Die aufwendigen Vergleiche mit Genomen von Schwämmen oder Nesselquallen, die die Computer zum Teil mehr als 200 Tage lang beschäftigten, sprechen für Dunns Hypothese. Allerdings bleibt noch Unsicherheit zurück. Herauszufinden, welche Arten sich vor rund 550 Millionen Jahren wann von den anderen abgespalten haben, ist eine aufwendige Detektivarbeit."Das war bestimmt noch nicht das letzte Wort", vermutet Evolutionsbiologie Axel Meyer von der Universität Konstanz. Es bleibt abzuwarten, ob die Schlussfolgerung standhält, wenn weitere Genome von Rippenquallen, Quallen und Schwämmen vorliegen und miteinander verglichen werden.

Eine ganz andere Art von Muskel

Das nun präsentierte Erbgut liefert auf jeden Fall eine Erklärung, wie Rippenquallen Muskelzellen haben und trotzdem ursprünglicher als die muskelzellfreien Schwämme sein können: Mnemiopsis leidyi fehlen die Gene, die bei Nesselquallen, Insekten oder Menschen jene besondere Muskelzellschicht hervorbringen, die Biologen das dritte Keimblatt (Mesoderm) nennen. Rippenquallen benutzen andere Gene, um so etwas wie Muskelzellen zu bilden. In der Evolution sind also zwei Mal Muskelzellen entstanden, zuerst in Rippenquallen und dann - unabhängig davon - beim gemeinsamen Vorfahr von Nesseltieren und allen übrigen Tierstämmen, meint Dunn.

Damit ändert sich das Bild, das sich Forscher vom letzten gemeinsamen Vorfahren aller heute lebenden Tiere machen. "Wir haben jetzt eine genauere Vorstellung davon, welches minimale Paket von Genen dieser letzte gemeinsame Vorfahr hatte", sagt Dunn. Dennoch liegt noch immer im Dunkeln, ob dieser Vorfahr schon ein Nervensystem hatte und ob er "komplexe Merkmale" hatte, die Schwämme dann wieder verloren haben. "Wie auch immer, die frühe Evolution der Tiere ist nicht so einfach, wie wir dachten."

Dass nun also Rippenquallen "unsere am weitesten entfernten tierischen Verwandten" sind, so Dunn, dürfte dem Stammbaum der Tiere gut stehen. Es seien traumhaft schöne und einzigartige Organismen, schwärmt der Forscher. Sie sind die größten Organismen, die sich mit Zilien fortbewegen, den schlagenden Zellfortsätzen, die dabei das Licht in Regenbogenfarben brechen - und die Tiere wie "Raumschiffe" aussehen lassen, ergänzt Kollege Bolte.

Mitarbeit: Nina Weber



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insgesamt 4 Beiträge
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Seite 1
mhwse 13.12.2013
1. es geht im Artikel um vielzellige Tiere
Einzeller wie die http://de.wikipedia.org/wiki/Amöbe und davon http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlentierchen (als "echtes" Tier) dürfte es noch länger geben. Merkmale dass es ein Tier ist: es ist ein Eukaryo(n)t; es muss Nahrung aus der Umgebung aufnehmen; es gibt Symbiosen mit Algen als Nahrungslieferanten - es kann also nicht selbst Photosynthese betreiben. (Auf die Gefahr hin, dass ich wieder geschimpft werde.)
miranda74 14.12.2013
2.
Älter sind sie, aber es handelt sich um Einzeller, im Gegensatz zu den erwähnten Quallen und Schwämmen.
spon-facebook-10000000614 16.12.2013
3. zweifel
Pick et al. 2010 widersprechen der Hypthese von Dunn et al. 2008 und stellen die Monophylie der Porifera wieder her und platzieren sie als Schwestergruppe aller übrigen Metazoen. Wenn die Muskeln zweimal entstanden sein sollen, ist dann subakrosomale Perforationsplatte der Spermien auch zweimal entstanden (in Ctenophora und Bilateria) oder stellen die Akrosomalbläschen der Cnidariaspermien eine Reduktion dar? Ich denke hier ist definitiv das letzte Wirt noch nicht gesprochen. Dunn et. al. 2008 ist auf viel Kritik aufgrund fehlender statistischer Absicherung der Daten von 2008 gestoßen. Vllt. ist es ja jetzt nicht besser und das Phänomen "long branch attraction" spielt ihm (wieder) einen Streich.
cassandros 16.12.2013
4. Geheimnisse des Meeres
Zitat von spon-facebook-10000000614Pick et al. 2010 widersprechen der Hypthese von Dunn et al. 2008 und stellen die Monophylie der Porifera wieder her und platzieren sie als Schwestergruppe aller übrigen Metazoen. Wenn die Muskeln zweimal entstanden sein sollen, ist dann subakrosomale Perforationsplatte der Spermien auch zweimal entstanden (in Ctenophora und Bilateria) oder stellen die Akrosomalbläschen der Cnidariaspermien eine Reduktion dar? Ich denke hier ist definitiv das letzte Wirt noch nicht gesprochen. Dunn et. al. 2008 ist auf viel Kritik aufgrund fehlender statistischer Absicherung der Daten von 2008 gestoßen. Vllt. ist es ja jetzt nicht besser und das Phänomen "long branch attraction" spielt ihm (wieder) einen Streich.
Bekommen wir vollständigere/identifizierbare Lit.stellen? Cyrielle Dayraud et al. kamen 2012 ebenfalls zu der Aussage, daß die Myogenese der Rippenquallen zumindest eigentümlich ist: "...furthermore suggests that muscular expression of the other paralogue, PpiMHCIIb1, was the result of *neofunctionalisation within the ctenophore lineage, making independent origin of ctenophore muscle cells a likely option*. " - Cyrielle Dayraud et al.: Independent specialisation of myosin II paralogues in muscle vs. non-muscle functions during early animal evolution: a ctenophore perspective. BMC Evolutionary Biology 2012, 12:107
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