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01/25/2023 17:00

Wie die Evolution auf unterschiedliche Lebenszyklen setzt

Stephan Laudien Abteilung Hochschulkommunikation/Bereich Presse und Information
Friedrich-Schiller-Universität Jena

    Zoologe von der Friedrich-Schiller-Universität Jena veröffentlicht gemeinsam mit internationalen Fachkollegen Artikel im renommierten Journal „Nature“. Sie erklären die Muster, weshalb manche Tiere ein Larvenstadium durchlaufen und andere nicht.

    Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, eines der Rätsel der Evolution zu lösen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gingen der Frage nach, weshalb sich der Lebenszyklus von Tierarten deutlich voneinander unterscheidet. Speziell ging es um die Frage, weshalb vor allem wirbellose Tiere während ihrer Individualentwicklung ein Larvenstadium durchlaufen. Diese vielfältigen Larven verwandeln sich später in das erwachsene Tier. Hingegen entwickeln sich bei Wirbeltieren wie dem Menschen die Nachkommen direkt zu einer kleineren Version der Erwachsenen. Im Fokus der Untersuchung standen drei Arten von wirbellosen Meereswürmern, den sogenannten Anneliden. „Wir haben das Genom dieser drei Arten sequenziert und es mit über 600 Datensätzen von 60 weiteren Arten verglichen“, sagt Prof. Dr. Andreas Hejnol von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der Zoologe und Evolutionsbiologe gehört zu den Autoren der Studie, die jetzt unter dem Titel „Annelid functional genomics reveal the origins of bilaterian life cycles“ im renommierten Journal „Nature“ veröffentlicht wurde. Beteiligt waren Forscher aus England, Wales, Japan, Norwegen und Deutschland.

    Ein Faktor ist das Nahrungsangebot für den Embryo
    Die Wissenschaftler unter Leitung eines Teams der Queen Mary University of London decken erstmals den Mechanismus auf, der erklärt, wie sich aus dem Embryo entweder eine Larve oder eine Miniaturversion des erwachsenen Tieres entwickelt. Wie Andreas Hejnol erläutert, hängt die „Entscheidung“ für oder gegen ein Larvenstadium davon ab, zu welchem Zeitpunkt die Gene für den Hinterleib bzw. Schwanz aktiviert werden. Geschieht das verspätet, entwickeln sich zunächst sogenannte „Kopflarven“, die sich selbstständig bewegen können, beispielsweise durch Flimmerhärchen. Im Gegensatz zu freischwimmenden Fischen oder Quallen profitieren sogenannte sessile Tiere vom Larvenstadium. Dazu gehören Röhrenwürmer und Muscheln wie Austern. Diese Tiere bewegen sich nur als Larven frei durchs Wasser und können so neue Lebensräume besiedeln. In geeigneter Umgebung angekommen, werden sie sesshaft (sessil), sie bleiben dann ortsgebunden. Prof. Hejnol sagt, vergleichbar seien die unterschiedlichen Strategien mit der Vermehrungspraxis von Pflanzen. Während manche Pflanzen ihre Samen in Früchten verstecken, die von Tieren weit verstreut werden können, setzen andere auf Sämlinge, die einfach herunterfallen und so in der direkten Umgebung der Mutter bleiben.

    Neues Licht auf einen alten Gelehrtenstreit in der Zoologie geworfen
    Die jetzt in „Nature“ veröffentlichten Forschungsergebnisse werfen auch ein neues Licht auf einen Streit, der in der Zoologie seit mehr als 100 Jahren schwelt. Anerkannte Vertreter des Faches wie der in Jena lehrende Ernst Haeckel (1834-1919) hatten postuliert, das Larvenstadium sei ein frühes Prinzip der Evolution. In seinem biogenetischen Grundgesetz formulierte Haeckel die Annahme, jedes Lebewesen durchlaufe in seiner Embryonalentwicklung das Larvenstadium. „Wir können jetzt zeigen, wie einfach es ist, eine Larve zu bilden oder diese Bildung wieder abzuschalten“, sagt Andreas Hejnol. Dieses „Erfolgsrezept“ mache es sehr wahrscheinlich, dass die Entwicklung von Larven mehrfach unabhängig voneinander im Laufe der Evolution entstanden ist. Die auf Ernst Haeckel zurückgehende Theorie ist durch die neuen Erkenntnisse widerlegt.


    Contact for scientific information:

    Prof. Dr. Andreas Hejnol
    Institut für Zoologie und Evolutionsforschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena
    Erbertstraße 1, 07743 Jena
    E-Mail: andreas.hejnol@uni-jena.de


    Original publication:

    Martín-Durán et al. Annelid functional genomics reveal the origins of bilaterian life cycles, Nature 2023, https://www.nature.com/articles/s41586-022-05636-7,
    DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05636-7


    More information:

    http://www.uni-jena.de


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    Der Zoologe und Evolutionsbiologe Prof. Dr. Andreas Hejnol von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
    Der Zoologe und Evolutionsbiologe Prof. Dr. Andreas Hejnol von der Friedrich-Schiller-Universität Je ...
    Jens Meyer/Universität Jena

    Links eine sogenannte Pillidium Larve eines marinen Schnurwurmes (Lineus longissimus), rechts eine Larve eines marinen Brachiopoden (Armfüßer, Terebratalia transversa). Beide Larven schwimmen im Meer umher, bevor sich das erwachsene Tier aus ihnen bildet.
    Links eine sogenannte Pillidium Larve eines marinen Schnurwurmes (Lineus longissimus), rechts eine L ...
    Jürgen Berger/MPI Tübingen


    Criteria of this press release:
    Journalists, Scientists and scholars
    Biology, Environment / ecology, History / archaeology, Oceanology / climate
    transregional, national
    Research results, Scientific Publications
    German


     

    Der Zoologe und Evolutionsbiologe Prof. Dr. Andreas Hejnol von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.


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    Links eine sogenannte Pillidium Larve eines marinen Schnurwurmes (Lineus longissimus), rechts eine Larve eines marinen Brachiopoden (Armfüßer, Terebratalia transversa). Beide Larven schwimmen im Meer umher, bevor sich das erwachsene Tier aus ihnen bildet.


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