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LMU-Forschende identifizieren Schlüsselproteine für die Biomineralisation bei Kalkschwämmen und finden Hinweise auf eine konvergente Evolution von Schwämmen und Korallen.
Viele Korallen und Schwämme bilden Skelette oder Skelettnadeln (Spicula), die den Tieren Struktur geben. Während die Biomineralisation – also die Bildung dieser Skelette – bei Korallen bereits intensiv untersucht wurde, waren die molekularen Mechanismen des Prozesses in Meeresschwämmen bislang noch ungeklärt. Ein Team um den LMU-Geobiologen Professor Gert Wörheide hat nun die genetische Basis der Nadelbildung bei Kalkschwämmen untersucht und eine Gruppe von Proteinen identifiziert, die dabei eine wichtige Rolle spielen.
„Schwämme gehören zu den ältesten Tieren mit mineralisierten Strukturen, deshalb ermöglichen sie wertvolle Einblicke in die frühe Evolution der Biomineralisation“, sagt PD Dr. Oliver Voigt, Erstautor der Studie. Kalkschwämme haben die Besonderheit, dass ihre Nadeln verschiedene Formen haben und von nur wenigen spezialisierten Zellen – manchmal nur zwei – gebildet werden. Im Gegensatz dazu ist die Skelettbildung bei anderen Tieren komplizierter – so ist bei Steinkorallen beispielsweise eine ganze Zellschicht beteiligt. Daher stellen Schwämme ein besonders interessantes Modell dar, um die zellulären Grundlagen der Biomineralisation zu untersuchen.
In einem integrativen Ansatz kombinierten die Forschenden verschiedene genetische Methoden mit Proteom-Analysen und konnten so erstmals den Kalknadelbildungsprozess in der Schwammart Sycon ciliatum auf zellulärer und molekularer Ebene lückenlos entschlüsseln. Dabei identifizierten sie mit den sogenannten Calcarinen eine Gruppe von Proteinen, die bei der Kalkbildung eine wichtige Rolle spielen. Calcarine haben strukturelle und funktionelle Ähnlichkeiten mit Galaxinen – den Proteinen, die bei Steinkorallen am Aufbau des Kalkskeletts beteiligt sind. „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Schwämme und Korallen unabhängig voneinander vergleichbare genetische Werkzeuge zur Biomineralisation entwickelt haben – ein anschauliches Beispiel für konvergente Evolution“, erklärt Voigt.
Prof. Dr. Gert Wörheide
Paläontologie & Geobiologie
Tel: +49 (0) 89 2180 6646 / 6602
woerheide@lmu.de
https://www.palaeontologie.geowissenschaften.uni-muenchen.de/personen/lehrstuhli...
O. Voigt et al.: Genetic parallels in biomineralization of the calcareous sponge Sycon ciliatum and stony corals. eLife 2025
https://doi.org/10.7554/eLife.106239.2
Criteria of this press release:
Journalists
Biology
transregional, national
Research results
German
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