Symmetrie-Gen hatte Anteil an der "kambrischen Explosion"

13. Oktober 2012, 17:58
  • Die ältesten Trilobiten-Fossilien stammen aus dem frühen Kambrium - hier ein etwa 500 Millionen Jahre altes Exemplar.

    Die ältesten Trilobiten-Fossilien stammen aus dem frühen Kambrium - hier ein etwa 500 Millionen Jahre altes Exemplar.

Kölner Forscher finden im CTCF-Gen eine mögliche "Infrastruktur" für neue Körperbaupläne

Köln - Auch wenn der Begriff "kambrische Explosion" heute relativiert wird und das Ereignis nicht mehr als völlig einzigartig in der Geschichte des Lebens gilt, bleibt doch eines: Im frühen Kambrium, vor etwa 543 bis 530 Millionen Jahren kam es zu einer starken Erhöhung der Artenvielfalt in kurzer Zeit. Als einen Faktor, der möglicherweise dazu beigetragen hat, haben deutsche Forscher nun die Entstehung eines bestimmten Gens ausgemacht, wie die Universität Köln berichtet.

Kölner Genetiker widmeten sich dem Ursprung der bilateralsymmetrischen Tiere (Bilateria), also vielzelligen Tieren, deren Körper spiegelbildlich organisiert ist. Zu ihnen gehört die überwiegende Mehrzahl der heute lebenden Tiere - von Wirbeltieren über Gliederfüßer bis zu Weichtieren. In einer neuen Arbeit bringt der Kölner Genetiker Peter Heger das plötzliche Auftauchen dieser Tierstämme mit der Entstehung des sogenannten CTCF-Gens in Verbindung. Dieses ist unter anderem in der Lage, die Wirkung der sogenannten Hox-Gene zu beeinflussen, welche eine wichtige Rolle bei der Ausbildung des Körperbauplans spielen. 

Der mögliche Ursprung

Die Ergebnisse der Forschergruppe um Heger deuten darauf hin, dass die Hox-CTCF-Interaktion ebenso wie das CTCF-Gen selbst im gemeinsamen Vorläufer der Bilateria entstanden sind. Dies könnte eine Erklärung für die plötzliche und einzigartige Entstehung neuer Körperbaupläne im Kambrium liefern. CTFC ist bisher nur in Säugetieren und in der Fruchtfliege Drosophila gut untersucht. Die Kölner Forscher stellten fest, dass das CTCF-Gen offenbar in allen bilateralsymmetrischen Tieren vorkommt, nicht aber in einfacher gebauten Tieren oder anderen Organismen. Das deutet darauf hin, dass die von Wirbeltieren bekannte genomweite Funktion von CTCF auch für andere Bilateria zutreffen könnte.

Sowohl bei Wirbeltieren als auch Fruchtfliegen zeigte sich, dass die Sequenzen, an die CTCF bindet, evolutionär stabil sind und sich in beiden Tiergruppen über einige hundert Millionen Jahre kaum veränderten. Weil darüberhinaus bekannt ist, dass CTCF und seine Bindestellen für die Funktion der Hox-Gene in beiden Organismen wichtig sind, könnte die Verbindung zwischen CTCF und Hox-Gen-Regulation bereits im Vorläufer der bilateralsymmetrischen Tiere entstanden sein. "Wenn man die verschiedenen Hinweise kombiniert", so die Kölner Wissenschafter, "ergibt sich die Möglichkeit, dass durch CTCF und seine Wechselwirkung mit den Hox-Genen eine Art 'Infrastruktur' geschaffen wurde, die es den Ahnen bilateralsymmetrischer Tiere ermöglicht hat, eine unerreichte Vielfalt von Körperbauplänen hervorzubringen." (red, derStandard.at, 13. 10. 2012)

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Schon ein eigenartiges Phänomen

Die sog. Bilateralsymmetrie ist eine Symmetrie bezüglich einer einzigen von drei Raumachsen. Dennoch ist genau diese Symmetrie das Merkmal schlechthin für jede Form höheren Lebens. Dafür gibt es einen Grund, wetten?

Erstens mal stimmt das nicht, denn moderne Pflanzen...

...sind auch höhere Lebewesen, und die sind meist radiärsymmetrisch.

Zweitens ist Bilateralsymmetrie von mindestens zwei Raumachsen abhängig, da sie auf einer Schnittebene beruht...und um eine Ebene zu definieren brauch ich wieviele Achsen? Richtig...zwei.

Drittens ist da nichts Geheimnisvolles dahinter, im Gegenteil...der Grund für den Erfolg der Bilateralsymmetrie ist sogar überraschend simpel:
Cephalisation...Tiere profitierten evolutionär davon, ihre Sinne und Fressinstrumente in einem Körperbreich (Kopf) zu konzentrieren.
Kopf-Schwanz = Zweite Achse.
Die bereits vorhandene Achse war Mundöffnung-Anus.

Kombiniere beide Achsen > Schnittebene und Bilateralsymmetrie.

Vor der Cephalisation waren Tiere meist ebenfalls radiärsmmetrisch.

Nicht ganz nachvollziehbar, was sie hier von sich geben

Wo haben sie eigentlich diese Theorie von den 2 Achsen Kopf-Schwanz und Mund-Anus her? Was soll das für eine Schnittebene ergeben? Die 2 Achsen fallen bei allen Lebewesen zusammen, sind also ein und dieselbe Achse. Da läßt sich schwerlich eine Schnittebene daraus fabrizieren...

Dann besuch die STEOP-Vorlesungen für Erstsemester der Biologie wenn du mir nicht glaubst.

Besonders die Zoologie sollte sehr erhellend für dich sein.

Dort wirst du lernen, dass diese Achsen HEUTE bei den meisten Lebewesen zusammenfallen. Das war aber nicht immer so. Ein sehr sehr langer evolutionärer Prozess hat dazu geführt, dass das Sinneszentrum sowie die Mundöffnung in einer Struktur zusammengeführt wurden, die man heute als Kopf bezeichnet.

Genau diesen Prozess bezeichnet man als Cephalisation.

Kopf-Schwanz war etwas stark vereinfacht formuliert. Genau genommen ist es die Achse Mund-Anus und der Bezugspunkt des Sinneszentrums, der die Schnittebene definiert.

Wenn du Probleme hast dir die Konstruktion einer Ebene unter Zuhilfenahme einer Achse und eines Punktes vorzustellen, dann sorry, aber zurück zur AHS Unterstufe.

Bio-Student auf geistigem Höhenflug?

Was soll eigentlich der anlassige Ton, den du seit deinem ersten Posting anschlägst? Bildest du dir ein, hier Zensuren verteilen zu müssen?
Inhaltlich möchte ich auch bemerken,daß dein Beitrag eher wie das Widerkäuen halbverstandenem Lehrstoffs klingt, denn was bitte ist denn so selbsterklärend an dem Prozess, der zu bilateraler Symmetrie geführt hat? Was ist den der Vorteil einer Kopf-Mund-Anus-Achse?
Und eine zweite Sache solltest du dir auch gleich hinter die Ohren schreiben, Mister Magister: Unterschätze keinen Diskussionspartner, den du gar nicht kennst. Was weißt du denn, vielleicht bin ich dein Professor für Physikalische Methoden..

Übrigens, es lag mir fern dich mit meinen Postings in irgendeiner Form beleidigen zu wollen, wenn du das so aufgefasst hast tut es mir leid.

Alles was ich hier versuche ist die Darstellung von Fakten.

Der Ton ist Ausdruck meiner Frustration gegenüber Leuten, die in jedem ganz normalen biologischen Phänomen etwas mystisch - geheimnisvolles vermuten.

Markenzeichen solcher Leute ist es, dass sie, wie du es hier so gut demonstrierst, es erstens nicht mögen wenn man ihnen zeigt dass der Hut einen doppelten Boden hat, und zweitens die Erklärung dass der Hase die ganze Zeit darin war nicht verstehen wollen, weil sie ihnen die Faszination raubt. Sorry dafür.

Was ist der evolutionäre Vorteil einer Konzentration von Sinnesorganen und Fresswerkzeugen an einem Ende...kurz gesagt: höherer Jagderfolg, bzw. Fluchtchancen.

Und dass du bei uns Lehrender bist halte ich für unwahrscheinlich...sonst könntest du dir diese Fragen selbst beantworten.

Ja, eine Schnittebene ist durch 2 Dimensionen definiert, aber die Spiegelung der Bilateralsymmetrie erfolgt über _eine_ Raumachse. Das ein hat halt mit dem anderen nicht viel zu tun.

Lies es meinetwegen auf Wikipedia nach...Bilaterale Lebewesen sind dadurch definiert, dass sie eine Spiegelebene haben, die den Körper in 2 gleiche Hälften teilt.

Ich bin gespannt wie du gedenkst eine Ebene ausschliesslich anhand einer einzigen Achse, also einer Geraden zu definieren.

Hoax Gen müsste es wohl heissen,

für alle Esoterik-Kreationisten.
:-)

war spontan auch mein einfall, lol!

stabile gene

nur so eine überlegung: wenn mutationen über das genom hinweg gleichmäßig auftreten können (und natürlich größere gene anfälliger wären als kleine), dann bedeutet stabiles gen doch eigentlich nur: quasi jede mutation an diesem gen bewirkt, das der organismus später nicht lebensfähig sein wird, und zwangsläufig seine gene nicht mehr weitergeben kann.

und offenbar ist für alle bilateria (also auch für uns menschen) dieses gen so essentiell, das ein schaden daran faktisch zum tod des betreffenden lebewesens führt. sonst gäb es ja lebewesen in der unterteilung bilateria, die eine mutationen dieses gens aufweisen.

Nicht das Gen ist stabil, sondern die DNA-Sequenzen an die das CTCF Protein bindet.

"nicht lebensfähig" muß nicht sein.

es reicht auch "nicht fortpflanzungsfähig", oder "zu häßlich um von einem partner auserwählt zu werden", oder "nicht lebensfähige nachkommen"

Gibt's überhaupt ein Wirbeltier dass nicht bilateralsymmetrischen ist?

Nein.

Alle Vertebrata (Wirbeltiere) haben einen Kopf...das bedeutet, ihr Körper hat schonmal eine definierte Achse Kopf-zu-Schwanz = Oben-zu-unten.

Ausserdem haben alle Wirbeltiere einen Anus, sowie einen sekundär durchbrechenden Mund (Deuterostomia) und damit eine zweite definierte Achse Mund-zu-Anus = Vorne-zu-hinten

Die zwei Achsen definieren eine Schnittebene, die den Körper in zwei gleiche Hälften teilt > Bilateralsymmetrie

Heute sind diese zwei Achsen kaum mehr auseinanderzuhalten, da der Kopf nicht mehr nur der Sitz der Sinnesorgane ist, sondern eben sehr früh in der Evolution auch jener der Mundöffnung wurde...vorhanden sind sie dennoch.

Wir sind ja im Inneren auch asymmetrisch. Was mich zu der Frage bringt: Welche unserer Körperhälften ist eigentlich schwerer?

Darf man fragen wo du eine Asymmetrie im Körperinneren siehst?

Die Tatsache dass bestimmte Organe wie zb. die Leber nur einmal vorhanden sind ist keine Asymmetrie sondern eine simple Folge der Entwicklung dieser Organe aus Ausstülpungen ein und derselben Struktur, die den Körper auf seiner ganzen Länge durchzieht.

Stell dir Leber, Magen, Darm, Bauchspeicheldrüse, etc. als Perlen an einer Schnur vor, die in der Mitte unseren Körper durchzieht...die Tatsache dass sie dort gelagert sind wo gerade Platz ist (bzw. wo die Blut und Lypmhgefässe durch Muskelbewegungen unterstützt das Blut günstig Pumpen, ausserdem spielen noch ein paar andere Effekte dabei mit, ist keine Asymmetrie.

Die vordere ;-)

Plattfische.

sekundär asymmetrisch
;)

Außerdem, fällt mir ein, gibt es diese Krebse mit mit sehr unterschiedlichen Scheren, aber in welchem Stadium die sich auch immer entwickeln, es sind jedenfalls leider keine Wirbeltiere, so dass es bei einem Punkt bleibt. :(

Du meinst Winkerkrabben?
Die schauen witzig aus
http://www.spiegel.de/pics/43/0... 643,00.jpg
aber auch hier ist die Asymmetrie sekundär und der Grundaufbau des Körpers primär bilateral.
Echinodermata (Seeigel, Seesterne, etc...) haben eine 5er-Symmetrie und aus der präkambrischen Ediacara-Fauna sind Lebewesen bekannt, die offensichtlich eine 3er-Symmetrie aufweisen, aber man weiß bis heute nicht genau, was das eigentlich gewesen sein könnte:
http://en.wikipedia.org/wiki/Tribrachidium

Ja, Winkerkrabben (aber nur männliche).

Sie durchlaufen mehrere Larvenstadien und ich nehme an, dass sich die Asymmetrie erst relativ spät entwickelt.

Wiki "Bileteria" weist darauf hin, dass auch z.B. beim Menschen die inneren Organe nicht vollständig symetrisch angeordnet sind - an sich geläufiges Wissen, aber in diesem Zusammenhang denkt man nicht so schnell daran.

Seesterne gehören danach (und lt. wiki "Stachlhäuter") ebenfalls zu den Bilatria, die aber häufig "sekundär radiärsymmetrisch" seien. Bei fünfsternigen Seesternen kann man ohnehin eine Achse durch den fünften Arm legen. Bei manchen Arten tritt es noch deutlicher hervor:

http://de.wikipedia.org/w/index.p... 1128084747

das mit den seesternen (echindermata) stimmt so nicht ganz...

... die larve ist prinzipiell bilateral angelegt...
danach entwickelt sich der linke teil der larve zum adulten tier, wärend der rechte teil fast zur gänze reduziert wird...
die adulten tiere bestehen also nur aus einer hälfte und da kann dann natürlich eine radiale symmetrie ohne weiteres auftreten...
die "Achse" ist also deren unterseite... ;-)
mehr oder weniger - ist im endeffekt natürlich komplexer, aber für hier zu lang... ;-)

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