Wissenschaftler der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo), des Sackler Institute for Comparative Genomics im American Museum of Natural History und der Yale University stellen in der neuesten Ausgabe des Online-Fachmagazins PLoS Biology überraschende Ergebnisse der Evolutionsforschung vor. Die Publikation kann ab Dienstag, den 27. Januar 2009 unter http://biology.plosjournals.org im Internet eingesehen werden.
Die deutsch-amerikanische Arbeitsgruppe hinterfragt mit ihren Forschungsergebnissen die bisherige Auffassung über den Verlauf der Evolution der Tiere. Bislang galt es als selbstverständlich, dass die Evolution der Tiere vom einfachen zum komplexen Tierstamm erfolgte. Die neuen Forschungsarbeiten zeigen jedoch, dass sich die niederen Tiere parallel zu den höheren Tieren entwickelt haben. Zu den niederen Tieren werden beispielsweise Korallen und Quallen gezählt, zu den höheren Tieren gehören alle bekannten Gruppen vom Wurm bis zum Menschen.
"Frühere Studien wurden so interpretiert, dass sich die bilateralsymmetrischen Tiere, die sogenannten höheren Tiere oder Bilateria, aus niederen Tieren wie Schwämmen oder Nesseltieren entwickelt haben." sagt Prof. Dr. Bernd Schierwater, Leiter des Instituts für Tierökologie und Zellbiologie an der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover. "Unsere aktuellen Analysen zeigen aber, dass sich die höheren und niederen Tiere offensichtlich parallel entwickelt haben. Am Anfang der Evolution standen vermutlich Tiere, die den heutigen Placozoa ("Plattentiere") ähnelten."
Nach den neuen Erkenntnissen haben sich die niederen Tiere und die höheren Tiere (von Insekten bis Wirbeltieren) dann sehr früh getrennt. Der Vorfahre aller Tiere war das "Urmetazoon". Es ähnelt den heutigen Placozoa und wird deshalb Placula genannt. Die höheren Tiere leiten sich direkt von diesem Urmetazoon, der Placula, ab und keinesfalls wie bisher angenommen von Schwämmen, Nesseltieren oder gar Rippenquallen. Letztere haben sich parallel zu den höheren Tieren entwickelt und wären nach den neuen Erkenntnissen evolutionäre Sackgassen. "Diese sehr überraschende Parallelentwicklung von niederen und höheren Tieren widerspricht einem bisherigen Grundprinzip evolutionsbiologischen Denkens, nämlich, dass sich komplexere Formen graduell aus einfacheren Formen ableiten." sagt Professor Schierwater "Hier müssen wir wohl umdenken."
Das Nervensystem war ein zentraler Punkt für die bisherige Annahme, dass sich höhere aus niederen Tieren entwickelt haben. Obwohl bereits frühere Arbeiten Hinweise geliefert haben, dass sich niedere und höhere Tiere parallel entwickelt haben könnten, konnte sich die Theorie nicht durchsetzen, da es als unschlüssig galt, dass sich so ein komplexes System wie das Nervensystem zweimal entwickelt hat.
"Einige Leute werden sehr erstaunt sein, wenn sie erfahren, dass sich die Nervenzellen der Cnidaria und der höheren Tieren und damit auch der Menschen unterschiedlich entwickelt haben, " sagt Rob DeSalle, Kurator des Sackler Institute for Comparative Genomics im American Museum of Natural History. "Wenn wir aber mit diesem neuen Wissen einen Blick auf die Anatomie dieser Organismen werfen, können wir sehen, dass ihre Nervensysteme auch auf der morphologischen Ebene recht unterschiedlich sind." Schierwater ergänzt: "Die zugrunde liegenden genetischen Anlagen sind bei allen Tieren sehr ähnlich. Placozoa haben alle Anlagen in ihrem Genom, um ein Nervensystem auszubilden, aber sie machen es nicht. Sie könnten, aber sie müssen nicht."
Die Wissenschaftler haben bei ihren Analysen eine große Zahl an Merkmalen berücksichtigt und Daten verschiedenster Quellen zusammengefasst - unter anderem genomische und mitochondriale DNA-Sequenzen, Morphologiemerkmale und die morphologische Struktur von RNA-Molekülen. Auf der Basis dieser Daten haben sie die Entwicklungsgeschichte der Tiere (Phylogenese) überarbeitet. Insgesamt zogen sie für ihr Projekt mehr als 9.400 verschiedene Merkmale zu Rate.
Die Placozoa bilden einen eigenen Tierstamm und zählen neben Schwämmen und Quallen zu den niederen Tieren. Sie sind die strukturell einfachsten aller vielzelligen Tiere. Zum Tierstamm der Placozoa gehört nur ein Tierart: Trichoplax adhaerens. Diese ist nur wenige Millimeter groß und in allen warmen Meeren zu Hause. Die Tiere besitzen keine Körperachse, also weder Kopf noch Rumpf. In ihrem abgeflachten, scheibenförmigen Körper finden sich auch keine Gewebe oder Organe. Sie bewegen sich amöbenartig im seichten Wasser fort, dabei verändern sie fortlaufend ihre Form. Es sind einfache Tiere ohne Nervensystem mit nur vier verschiedenen Arten von Körperzellen. Zum Vergleich: Der Mensch besitzt 220 verschiedene Arten von Zell- und Gewebetypen. Weil Placozoa nie in ihrer natürlichen Umgebung untersucht wurden, war die Beschreibung dieses Tierstamms bisher problematisch. Neue Impulse für die Placozoenforschung setzte 2008 die Sequenzierung des Genoms von Trichoplax adhaerens durch das von Bernd Schierwater initiierte Trichoplax-Genom-Konsortium.
Die deutsch-amerikanische Arbeitsgruppe hinterfragt mit ihren Forschungsergebnissen die bisherige Auffassung über den Verlauf der Evolution der Tiere. Bislang galt es als selbstverständlich, dass die Evolution der Tiere vom einfachen zum komplexen Tierstamm erfolgte. Die neuen Forschungsarbeiten zeigen jedoch, dass sich die niederen Tiere parallel zu den höheren Tieren entwickelt haben. Zu den niederen Tieren werden beispielsweise Korallen und Quallen gezählt, zu den höheren Tieren gehören alle bekannten Gruppen vom Wurm bis zum Menschen.
"Frühere Studien wurden so interpretiert, dass sich die bilateralsymmetrischen Tiere, die sogenannten höheren Tiere oder Bilateria, aus niederen Tieren wie Schwämmen oder Nesseltieren entwickelt haben." sagt Prof. Dr. Bernd Schierwater, Leiter des Instituts für Tierökologie und Zellbiologie an der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover. "Unsere aktuellen Analysen zeigen aber, dass sich die höheren und niederen Tiere offensichtlich parallel entwickelt haben. Am Anfang der Evolution standen vermutlich Tiere, die den heutigen Placozoa ("Plattentiere") ähnelten."
Nach den neuen Erkenntnissen haben sich die niederen Tiere und die höheren Tiere (von Insekten bis Wirbeltieren) dann sehr früh getrennt. Der Vorfahre aller Tiere war das "Urmetazoon". Es ähnelt den heutigen Placozoa und wird deshalb Placula genannt. Die höheren Tiere leiten sich direkt von diesem Urmetazoon, der Placula, ab und keinesfalls wie bisher angenommen von Schwämmen, Nesseltieren oder gar Rippenquallen. Letztere haben sich parallel zu den höheren Tieren entwickelt und wären nach den neuen Erkenntnissen evolutionäre Sackgassen. "Diese sehr überraschende Parallelentwicklung von niederen und höheren Tieren widerspricht einem bisherigen Grundprinzip evolutionsbiologischen Denkens, nämlich, dass sich komplexere Formen graduell aus einfacheren Formen ableiten." sagt Professor Schierwater "Hier müssen wir wohl umdenken."
Das Nervensystem war ein zentraler Punkt für die bisherige Annahme, dass sich höhere aus niederen Tieren entwickelt haben. Obwohl bereits frühere Arbeiten Hinweise geliefert haben, dass sich niedere und höhere Tiere parallel entwickelt haben könnten, konnte sich die Theorie nicht durchsetzen, da es als unschlüssig galt, dass sich so ein komplexes System wie das Nervensystem zweimal entwickelt hat.
"Einige Leute werden sehr erstaunt sein, wenn sie erfahren, dass sich die Nervenzellen der Cnidaria und der höheren Tieren und damit auch der Menschen unterschiedlich entwickelt haben, " sagt Rob DeSalle, Kurator des Sackler Institute for Comparative Genomics im American Museum of Natural History. "Wenn wir aber mit diesem neuen Wissen einen Blick auf die Anatomie dieser Organismen werfen, können wir sehen, dass ihre Nervensysteme auch auf der morphologischen Ebene recht unterschiedlich sind." Schierwater ergänzt: "Die zugrunde liegenden genetischen Anlagen sind bei allen Tieren sehr ähnlich. Placozoa haben alle Anlagen in ihrem Genom, um ein Nervensystem auszubilden, aber sie machen es nicht. Sie könnten, aber sie müssen nicht."
Die Wissenschaftler haben bei ihren Analysen eine große Zahl an Merkmalen berücksichtigt und Daten verschiedenster Quellen zusammengefasst - unter anderem genomische und mitochondriale DNA-Sequenzen, Morphologiemerkmale und die morphologische Struktur von RNA-Molekülen. Auf der Basis dieser Daten haben sie die Entwicklungsgeschichte der Tiere (Phylogenese) überarbeitet. Insgesamt zogen sie für ihr Projekt mehr als 9.400 verschiedene Merkmale zu Rate.
Die Placozoa bilden einen eigenen Tierstamm und zählen neben Schwämmen und Quallen zu den niederen Tieren. Sie sind die strukturell einfachsten aller vielzelligen Tiere. Zum Tierstamm der Placozoa gehört nur ein Tierart: Trichoplax adhaerens. Diese ist nur wenige Millimeter groß und in allen warmen Meeren zu Hause. Die Tiere besitzen keine Körperachse, also weder Kopf noch Rumpf. In ihrem abgeflachten, scheibenförmigen Körper finden sich auch keine Gewebe oder Organe. Sie bewegen sich amöbenartig im seichten Wasser fort, dabei verändern sie fortlaufend ihre Form. Es sind einfache Tiere ohne Nervensystem mit nur vier verschiedenen Arten von Körperzellen. Zum Vergleich: Der Mensch besitzt 220 verschiedene Arten von Zell- und Gewebetypen. Weil Placozoa nie in ihrer natürlichen Umgebung untersucht wurden, war die Beschreibung dieses Tierstamms bisher problematisch. Neue Impulse für die Placozoenforschung setzte 2008 die Sequenzierung des Genoms von Trichoplax adhaerens durch das von Bernd Schierwater initiierte Trichoplax-Genom-Konsortium.
