Wurm mit Hirn
Ringelwürmer verblüffen Forscher mit ihrem hochentwickelten Nervensystem
Einfache wirbellose Tiere wie der Meeresringelwurm besitzen Nervenstrukturen, die dem Großhirn ähneln, wie es auch beim Menschen vorkommt. Das hat ein Forscherteam um Detlev Arendt vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EBML) in Heidelberg mit einer neuartigen Analysemethode erstmals festgestellt. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte des Gehirns zu, beispielsweise wie die ältesten hochentwickelten Hirnregionen ausgesehen haben könnten und welche Aufgaben sie hatten.
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Wie sich das Großhirn der Wirbeltiere im Verlauf der Evolution aus den wirbellosen Vorfahren entwickelt hat, war bislang weitgehend unklar. So ließ sich selbst bei den nächsten wirbellosen Verwandten der Wirbeltiere, den Lanzettfischchen, keine dem Großhirn ähnliche Gehirnstruktur nachweisen. Nun jedoch hat das Forscherteam um Detlev Arendt im Meeresringelwurm Platynereis dumerilii erstmals Gehirnstrukturen entdeckt, die Ähnlichkeit mit dem Großhirn von Wirbeltieren zeigen. Platynereis dumerilii ist ein entfernter Verwandter des Regenwurms und lebt in küstennahen Gewässern der Tropen und der gemäßigten Breiten. Er ist im Stammbaum der Tiere sehr viel weiter entfernt von den Wirbeltieren als die Lanzettfischchen: Die Entwicklungswege von Ringelwurm und Mensch trennten sich bereits vor etwa 600 Millionen Jahren, betonen die Wissenschaftler.
In ihrer Studie analysierten sie eine bestimmte Gehirnregion des Meeresringelwurms, die für die Verarbeitung von Geruchs- und anderen Sinnesreizen zuständig ist: den so genannten Pilzkörper. Mithilfe einer neu entwickelten Technik gelang es Arendt und seinem Team erstmals, den molekularen Aufbau dieser Gehirnstruktur zu analysieren. „Der Vergleich der molekularen Fingerabdrücke dem sich entwickelnden Pilzkörper im Wurm mit den verfügbaren Daten von Wirbeltieren war eindeutig“, sagt Arendt. „Pilzkörper und Großhirn müssen einen gemeinsamen Vorläufer in der Evolutionsgeschichte gehabt haben.“ Diese Urstruktur bestand vermutlich aus einer Ansammlung dicht gepackter Zellen, die Geruchsinformationen verarbeitet und zugleich Bewegungen kontrolliert haben.
„Unsere Ergebnisse sind in zweierlei Hinsicht verblüffend“, erläutert Arendt. „Erstens ist das Großhirn wesentlich älter als man sich bisher vorstellen konnte, wahrscheinlich genauso alt wie die höheren Tiere selbst. Und zweitens wissen wir nun, dass sich diese besondere Struktur in Anpassung an das Leben in den Meeren des Präkambriums entwickelt hat.“ Das Präkambrium ist das Zeitalter von der Entstehung der Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren bis zum Beginn des Kambriums vor etwa 540 Millionen Jahren.
Bisher hatte man angenommen, dass sich die Pilzkörper von wirbellosen Tieren und das Großhirn der Wirbeltiere unabhängig voneinander entwickelt haben. „Die Evolutionsgeschichte unseres Großhirns muss neu geschrieben werden“, fasst Arendt zusammen.
Detlev Arendt (Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie, Heidelberg) et al.: Cell, Bd. 142, Nr. 5, S. 5267
ddp/wissenschaft.de - Christine Amrhein
