Wie ein auf der Seite liegender Fisch unsere Gehirnentwicklung beeinflusste

13. Mai 2012, 18:39
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Rechts steuert links und umgekehrt: Forscher präsentieren mögliche Erklärung für die kontralaterale Anordnung im Vorderhirn

Münster - Es wirkt paradox: Die rechte Seite wird bei Wirbeltieren von der linken Gehirnhälfte gesteuert und umgekehrt. Und damit nicht genug: Auch die Sehnerven verlaufen auf ihrem Weg von den Augen ins Gehirn über das Chiasma opticum, die "Sehnervkreuzung".

Wirklich geklärt ist der Grund für die diese kontralaterale Anordnung im Vorderhirn noch nicht. Ein Erklärungsversuch lautet, dass sie die Sinneswahrnehmung verbessere. Der Biologe und Neurowissenschafter Marc de Lussanet hingegen glaubt an eine andere evolutionäre Ursache, wie die Westfaelische Wilhelms-Universität Münster berichtet. Seiner Theorie nach hat sich ein früher Vorfahre der Wirbeltiere vor etwa einer halben Milliarde Jahre auf die linke Seite gedreht; die Arbeit ist in der Fachzeitschrift "Animal Biology" erschienen.

Drehung und Verschiebung

Der frühe Vorfahre - ein urzeitlicher Fisch - habe sich vor mindestens 450 Millionen Jahren um 90 Grad gedreht, so de Lussanet und sein niederländischer Kollege Jan Osse. Dafür entwickelten die beiden Wissenschafter verschiedene Szenarien. Beispielsweise könnte die Drehung es dem Tier ermöglicht haben, sich wie eine Flunder auf dem Meeresboden zu verstecken. Jedoch wäre durch eine bloße Drehung die bilateral-symmetrische Anordnung der Organe verloren gegangen, bei der die Augen links und rechts am Kopf liegen und die Flossen rechts und links an beiden Seiten des Körpers entspringen.

Um diese symmetrische Anordnung wieder herzustellen, so die Annahme der beiden Forscher, verschoben sich im Laufe der Evolution einzelne Körperteile, zum Teil gegen den Uhrzeigersinn, zum Teil im Uhrzeigersinn. Augen, Nasenlöcher und das Vorderhirn verschoben sich demnach in Richtung der ursprünglichen Drehung, weiter schwanzwärts gelegene Regionen des Gehirns und des Körpers genau entgegensetzt. So entstanden zum Teil Kreuzungen der Nervenbahnen zwischen den Körperregionen, so auch das Chiasma opticum.

Mögliche Indizien

Die Wissenschafter untermauern ihre Hypothese unter anderem mit Beobachtungen aus der Embryonalentwicklung bei Zebrafischen und Hühnern: In den frühesten Embryonalstadien finden asymmetrische zelluläre Bewegungen statt, für die es bislang keine Erklärung gab. Die neue Arbeit zeigt, dass diese Zellbewegungen tatsächlich genau so verlaufen, wie man es bei einer Anpassung an die Drehung auch erwarten würde.

Eine bilateral-symmetrische Anordnung von Sinnesorganen und Extremitäten bietet Tieren einen evolutionären Vorteil. Beispielsweise kann es für einen Fisch erforderlich sein, rechts und links Steuerflossen zu haben. Daher wurde diese Anordnung trotz der Drehung auf die Seite beibehalten, so das Forscherteam. Der evolutionäre Vorteil gelte aber nicht unbedingt für die inneren Organe. Das Herz und der Magen-Darm-Trakt mussten sich daher nicht "zurückdrehen" - eine mögliche Erklärung dafür, weshalb das Herz nach wie vor links liegt.

"Wir liefern erstmals eine schlüssige Erklärung für die Vielzahl der gekreuzten Nervenverbindungen im Vorderhirn und die Tatsache, dass diese Kreuzungen bei Wirbeltieren so verbreitet sind", sagt Marc de Lussanet. "Und zwar im Gegensatz zu dem, was die alte Theorie besagt, ohne jegliche Verbesserungen der Wahrnehmung oder der Handlungssteuerung." (red, derStandard.at, 11.5.2012)

  • Paläozoische Drehung mit Folgen: Ein Fisch hat sich 
auf die Seite gedreht. Mund und Flossen haben die Bewegung aus 
der Perspektive des Fisches im Uhrzeigersinn kompensiert, Augen und 
Nasenlöcher entgegengesetzt - fertig ist eine paradox erscheinende Anatomie.
    grafik: marc de lussanet

    Paläozoische Drehung mit Folgen: Ein Fisch hat sich auf die Seite gedreht. Mund und Flossen haben die Bewegung aus der Perspektive des Fisches im Uhrzeigersinn kompensiert, Augen und Nasenlöcher entgegengesetzt - fertig ist eine paradox erscheinende Anatomie.

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