Und die molekulare Uhr der Evolution tickt ...
Viele biologische Prozesse in der Entwicklung des Menschen und von Krankheiten unterliegen der Steuerung durch molekulare Uhren, was auch für die rhythmischen Bildung von Somiten während der Wirbeltierembryogenese gilt. Blöcke aus Gewebe, Somiten, ergeben Wirbel und die damit verbundenen Muskeln. Das Projekt ARTHROPODSEGCLOCK hat anhand des Roten Reismehlkäfers Tribolium castaneum die Segmentierungsuhr bei Insekten und Wirbeltieren untersucht. Bereits frühere Arbeiten eines Projektforschers hatten auffallende Ähnlichkeiten in der Art und Weise offenbart, wie bei diesem Insekt die Stammsegmente entstehen, und wie bei Wirbeltieren (einschließlich Menschen) die im Inneren wiederholten Strukturen wie etwa Wirbel und dazugehörige Muskeln erzeugt werden. Die Resultate lassen erkennen, auf welche Weise das die Segmentbildung bei Insekten steuernde Netzwerk aus Genen während der Entwicklung der Insekten verändert worden sein kann. Der Übergang von einer Tribolium-artigen sequenziellen Segmentierung zu einer gleichzeitigen Drosophila-artigen Segmentierung hat höchstwahrscheinlich Veränderungen in der zeitlichen Reihenfolge bewirkt. Auf diese Weise kam es zur Expression von Schlüsselentwicklungsgenen und entsprechender Schalter in Richtung regulatorischer Interaktionen zwischen diesen Genen. Außerdem wurden drei konservierte Faktoren entdeckt, die sowohl bei Drosophila als auch bei Tribolium den Segmentierungsprozess zum Zeitpunkt der Entwicklung steuern. Die Forscher verglichen die beiden Gruppen anhand vermittelnder Veränderungen in der Art, wie die zentralen Segmentierungsgene in verschiedenen Stadien des Segmentierungsprozesses interagieren. Die Resultate legen nahe, dass beim Übergang von der sequenziellen zur simultanen Segmentierung bei den Insekten Verschiebungen im raumzeitlichen Muster eine vorrangige Rolle spielten. Diese drei Faktoren gewinnen ferner zunehmend an Bedeutung, da sie eine Rolle bei der Bildung der sich entwickelnden Körperachse bei den Wirbeltieren einnehmen. Geht man entlang der evolutionären Zeitachse zurück, so ist es wahrscheinlich, dass sie von einem gemeinsamen Vorfahren ererbt wurden, der vor mehr als 500 Millionen Jahre lebte. Darüber hinaus ließ sich an den Ergebnissen ablesen, dass die zeitlichen Faktoren Teil der Tribolium-Wellenfront sind, welche die zeitliche Information in den molekularen Schwingungen des Segmentierungstakts in das räumliche Muster der Segmente umwandelt. Diese Situation verhält sich analog zu einer Wirbeltier-Wellenfront, welche Segmente ergibt, aber einen anderen Satz von Genen verwendet. Die Forschungsresultate von ARTHROPODSEGCLOCK haben die Wissensbasis zur Evolution von Tieren vergrößert. Tribolium wurde als ein leistungsfähiges Modell für die Untersuchung molekularer Uhren eingeführt.
Schlüsselbegriffe
evolutionär, molekulare Uhr, ARTHROPODSEGCLOCK, Tribolium, sequentielle Segmentierung
