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Entwicklung durch Modularität – ein urzeitliches Konstruktionsprinzip

Die Evolution der Schale von Schnecken, Muscheln und Tintenfischen hat eine enorme Vielfalt an Form, Größe, Farbe und Struktur von der Nano- bis zur Makroskala hervorgebracht. Foto: Universität Göttingen

Weichtiere wie Schnecken, Muscheln und Tintenfische, die sogenannten Mollusken, sind seit mehr als 540 Millionen Jahren eine evolutionär überaus erfolgreiche Tiergruppe. Ein internationales Forscherteam der Universität Göttingen, der Universität von Burgund und des Naturkundemuseums Paris vermutet, dass diese Entwicklungsfähigkeit unter anderem am modulartigen Aufbau des schalenbildenden Gewebes liegt.

Nach den Arthropoden – Gliederfüßern wie Insekten, Spinnen und Krebstieren – sind Mollusken der zweitartenreichste Tierstamm der Welt. Die Evolution ihrer Schale hat eine enorme Vielfalt an Form, Größe, Farbe und Struktur von der Nano- bis zur Makroskala hervorgebracht. Das komplexe Zusammenspiel der Gene und Proteine, die an der Schalenbildung von Schnecken und Muscheln beteiligt sind, wird erst allmählich entschlüsselt.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konnten nun eine Reihe meist neuer Gene identifizieren, die an der Bildung der Schale einer heimischen Süßwasserschnecke beteiligt sind, und die Aktivität der Gene mit bestimmten Regionen des schalenbildenden Gewebes, dem Mantel, verbinden. Dabei ließen sich fast alle schalenformenden Gene einer von fünf Zonen des Mantels zuordnen, die mutmaßlich die Eigenschaften der verschiedenen Schichten der Schale bestimmen.

„Dieses modulartige Arrangement erlaubt es den verschiedenen Molluskenarten, die Eigenschaften verschiedener Schichten der Schale zu verändern, beispielsweise der äußeren pigmentierten Schicht oder der inneren Perlmuttschicht, ohne dabei die anderen Schichten zu beeinflussen. Sie können somit effizienter auf evolutionären Druck reagieren“, sagt Prof. Dr. Daniel J. Jackson, Leiter der Studie und der Arbeitsgruppe Evolution der Metazoen an der Universität Göttingen. „Diese Art der Modularität lässt sich auch bei Arthropoden beobachten, und sie ist ein Grund dafür, dass es so viele Insekten, Spinnen und Krebse gibt.“

Die Studie ist die erste groß angelegte Untersuchung, die Beobachtungen auf der Ebene des Proteoms (Gesamtheit aller Proteine), des Transcriptoms (Gesamtheit aller RNA-Moleküle) und der räumlichen Aktivität der schalenformenden Gene miteinander verbindet. Die Forscherinnen und Forscher wollen ihre Ergebnisse nun weiter ergründen, um zu verstehen, wie die Schale tatsächlich aufgebaut ist.

Universität Göttingen


Originalveröffentlichung:

Ines Herlitze et al.: Molecular modularity and asymmetry of the molluscan mantle revealed by a gene expression atlas. GigaScience 2018. Doi: 10.1093/gigascience/giy056.

http://dx.doi.org/10.5524/100436