Gemeinsam mit seiner Schülerin Hilde Mangold entdeckte der Biologe Hans Spemann 1924 den sogenannten „Organisator“ bei der Embryonalentwicklung. Dabei transplantierten sie Gewebe aus einem bestimmten Bereich – dem Blastoporus – eines Lurch-Embryos in einen anderen und beobachteten, dass das daraus entstehende Tier eine zweite Achse ausbildete. Die beiden Forschenden schlussfolgerten daraus, dass die transplantierte Zellgruppe in einer frühen Phase der Embryogenese die dreidimensionale Gestaltung eines vielzelligen Tieres organisiert. Für die Entdeckung dieses elementaren Koordinatensystems erhielt Hans Spemann 1935 den Nobelpreis – Hilde Mangold, eine ehemalige Studentin der Universität Jena, war 1924 im Alter von 25 Jahren bei einem Brandunfall ums Leben gekommen.
Ein Team der Universität Jena wiederholte nun dieses Experiment an Rippenquallen und fand dabei heraus, dass sich bereits eine der frühesten abzweigenden heute lebenden Tierlinien nach diesem Bauplan entwickeln. Denn die Jenaer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler transplantierten Teile des Blastoporus aus dem Embryo einer Rippenqualle in einen anderen und lösten dabei ebenfalls die Herausbildung einer zweiten Körperachse aus. Da sie die transplantierten Zellen eingefärbt hatten, konnten sie zudem zeigen, dass diese im neuen Embryo andere Zellen induzierten, sie also beeinflussten.
„Als würde man Wolken sezieren“
„Mit unseren Experimenten konnten wir zeigen, dass dieser Schlüsselmechanismus, der die Achsen des ganzen Körpers koordiniert, in der Evolution bis zum Beginn der Vielzelligkeit der Tiere zurückreicht“, erklärt der Evolutionsbiologe und Leiter des Jenaer Forschungsteams Prof. Dr. Andreas Hejnol. „Denn die Linie der Ctenophora – so der wissenschaftliche Name der Rippenquallen – zweigte sich nach derzeitigem Stand vor rund 700 Millionen Jahren von der unseren ab.“
Für ihre Versuche benötigten die Jenaer Forscherinnen und Forscher äußerstes Feingefühl. Die von ihnen herangezogene Art der Rippenqualle wird bis zu zwölf Zentimeter groß. Ihre Embryonen messen allerdings nur geringfügig mehr als der Durchmesser eines menschlichen Haares, nämlich 120 Mikrometer. Nur mit großem motorischen Geschick gelang dem Jenaer Biologen Dr. Stanislav Kremnyov die Transplantation der rund 20 Mikrometer großen Gewebeprobe, zumal er die Zellen direkt in das aufnehmende Gewebe integrieren musste, damit der Zielembryo sie nicht abstieß. „Der Redakteur von Nature vermutete, dass sich diese Experimente angefühlt haben müssen, als seziere man Wolken“, sagt Andreas Hejnol.
Transplantation zwischen seit 60 Millionen Jahren getrennten Tierlinien
Wie elementar der Schlüsselmechanismus des Organisators in der Evolution vielzelliger Lebewesen verankert ist, zeigt ein weiteres Experiment des Jenaer Teams: Den Expertinnen und Experten ist es gelungen, den Organisator aus der Rippenqualle nicht nur in einen anderen Rippenquallen-Embryo zu transplantieren, sondern auch in den Embryo einer Seeanemone. Auch hier verursachte er die Bildung einer weiteren Körperachse – ein erstaunlicher Erfolg, zweigte sich die Stammlinie dieser Cnidaria genannten Nesseltiere doch erst rund 60 Millionen Jahre nach jener der Ctenophora im Tierstammbaum ab. „Eine solche Xenotransplantation – also die Gewebeübertragung von einer Tiergruppe auf eine andere – über so viele Millionen Jahre hinweg wurde vorher noch nie gezeigt“, sagt Andreas Hejnol. Auf diese Weise identifizierte das Team der Universität Jena zugleich erstmals das Gen, das für die Bildung des Organisators in der Seeanemone verantwortlich ist.
Die Ergebnisse zeigen, dass ein zentraler Mechanismus der Embryonalentwicklung – der sogenannte Organisator – bereits in Tiergruppen wie der Rippenqualle existiert und sogar artübergreifend etwa in der Seeanemone funktioniert – ein Hinweis darauf, dass die grundlegenden Bauprinzipien komplexer Körper bereits am Ursprung der vielzelligen Tiere entstanden sind.
(Friedrich-Schiller-Universität Jena)
Originalpublikation:
S. Kremnyov, T. Lebedeva, G. Genikhovich, A. Hejnol: A blastoporal organizer in a ctenophore, Nature, 2026: DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10643-z
