Die Evolution des Mesoderms für die Tierkomplexität
Höher entwickelte Tiere haben drei Keimblätter und weniger komplexe Kreaturen nur zwei. Den Unterschied macht das Mesoderm, das die Entwicklung wichtiger Organe wie des Skeletts, des Muskel- und des Gefäßsystems ermöglicht. Die Erforschung der Cnidaria-Gruppe, die aus Quallen und Seeanemonen besteht, lässt darauf schließen, dass das Mesoderm sich aus dem inneren Keimblatt, dem Endoderm, entwickelte. Der Vergleich von Gen-Netzwerken von verschiedenen Tieren deckt auf, welche Gene der Acoel-Würmer die Entstehung der neuen Mesoderm-Schicht ermöglichten. Das EU-finanzierte Projekt MESODERM EVOLUTION (The development and evolution of the mesoderm in basal bilaterian acoel worms) untersuchte die Mesoderm-Entwicklung in den Acoel-Arten Isodiametra pulchra (I. pulchra). Dabei verwendete man Techniken wie die Fate-Map-Analyse und Genexpressionsstudien. Außerdem wurden dieses Genom und Transkriptom mit anderen Acoel-Würmern der Nemertoderma- und Xenoturbella-Arten verglichen. Mittels konfokaler Bildgebung an lebenden fluoreszenzmarkierten Würmern erstellten die Forscher eine detailliertere Fate-Map als die aus früheren Forschungen. Die Untersuchung der Expression von Mesoderm-Transkriptionsfaktoren ergab, dass nur eine geringe Anzahl von Zelltypen vorhanden ist. Dies deutet darauf hin, dass die Funktionsteile der Organe aus dem Mesoderm sekundär abgeleitet werden müssen. Auch das Timing der Expression von Kandidatengenen ist ein entscheidender Faktor in der Entwicklung. Die Wissenschaftler von EVOLUTION EVOLUTION bestimmten die Expressionsrate in mehr als 10 Entwicklungsstufen. Gewebespezifische Transkriptome werden auch dazu beitragen, die für die Mesodermbildung verantwortlichen abstammungsspezifischen Gene zu bestimmen. In dem Versuch, bestimmte Funktionen von Genen zu ermitteln und dadurch das genregulatorische Netzwerk zu rekonstruieren, erstellte das Team RNA-Inferenz-Methoden. Bis zum Ende des Projekts haben die Forscher die Expression einiger Gene erfolgreich ausgeschaltet, was dabei helfen wird, ihre einzelnen Funktionen zu identifizieren. Mithilfe der Molekularbiologie schufen die Projektmitglieder ein Bild von genregulatorischen Netzwerken. Dies hat zu einem besseren Verständnis davon geführt, wie evolutionäre Veränderungen in der Entwicklung zu Veränderungen im Plan für den Körper führen können. Diese erhebliche Wissensbasis zur Entwicklung der Komplexität bei Tieren kann auch von anderen Forschergruppen verwendet werden.
Schlüsselbegriffe
Mesoderm, Tierkomplexität, Evolution, Gen-Netzwerke, Acoel-Würmer
