Forschung wirft Licht auf Evolution des Gehirns

Wissenschaftler haben im Rahmen einer durch die EU finanzierten Forschung die Evolution des Hypothalamus, einem Bereich des Gehirns, bis zu marinen, wurmartigen Vorfahren zurückverfolgt und dabei Licht auf die Evolution des Gehirns der Wirbeltiere geworfen. Der Hypothalamus ...

Wissenschaftler haben im Rahmen einer durch die EU finanzierten Forschung die Evolution des Hypothalamus, einem Bereich des Gehirns, bis zu marinen, wurmartigen Vorfahren zurückverfolgt und dabei Licht auf die Evolution des Gehirns der Wirbeltiere geworfen.

Der Hypothalamus der Wirbeltiere produziert Hormone, chemische Signale zur Kontrolle von Wachstum, Stoffwechsel, Reproduktion und von vielen anderen physiologischen Prozessen. Insekten und Fadenwürmer produzieren ebenfalls Hormone, aber diese unterscheiden sich stark von den Hormonen der Wirbeltiere. Das veranlasste die Wissenschaftler zu der Vermutung, dass diese hormonausschüttenden Hirnregionen erst entstanden sind, nachdem Wirbeltiere und wirbellose Tiere in der Evolution getrennte Wege gegangen sind.

Allerdings fanden Forscher dann in Würmern und Weichtieren denen der Wirbeltiere ähnliche Hormone, was darauf hindeutete, dass diese Strukturen älter waren als zuerst angenommen.

In einem Beitrag für die Zeitschrift Cell beschreiben Wissenschaftler des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) und der Freien Universität von Berlin, wie sie die hormonausschüttenden Nervenzellen des Zebrafischs, einem Wirbeltier, und des Ringelwurms miteinander verglichen haben.

Sie fanden bemerkenswerte Ähnlichkeiten zwischen den beiden Gruppen: beide Zelltypen sahen ähnlich aus und befanden sich an derselben Stelle in den sich entwickelnden Gehirnen der zwei Spezies. Auch der molekulare Aufbau war ihnen gemeinsam. Die Ähnlichkeiten können nicht durch Zufälle erklärt werden, sie weisen auf einen gemeinsamen evolutionären Ursprung dieser Zellen hin.

"Es ist wahrscheinlich, dass sie bereits in den Urbilateria, dem letzten gemeinsamen Vorfahren von Wirbeltieren, Insekten und Würmern, existierten", erklärte einer der Autoren des Artikels, Detlev Arendt vom EMBL.

Die untersuchten Zellen sind multifunktional; neben ihrer Fähigkeit, Hormone auszuschütten, haben sie auch sensorische Eigenschaften: sie reagieren auf Licht und bestimmte Chemikalien. Die Forscher glauben, dass diese "sensorisch-neurosekretorischen" Zelltypen zu den ältesten Arten von Nervenzellen gehören. Sie wären in der Lage gewesen, direkt auf Veränderungen in der maritimen Umwelt zu reagieren. Im Laufe der Zeit haben sich diese multifunktionalen Zellen zu Gehirnzentren zusammengeballt und sich in eine Reihe spezialisierter Zellen, wie die des modernen Gehirns der Wirbeltiere, diversifiziert.

"Diese Entdeckungen revolutionieren unser Bild des Gehirns", kommentiert Kristin Tessmar-Raible, Hauptautorin des Artikels. "Bis jetzt haben wir es immer als eine Art Prozessor verstanden, ein wenig wie ein Computer, der eingehende sensorische Informationen einordnet und interpretiert. Jetzt wissen wir, dass das Hirn selber ein sensorisches Organ ist und dies auch seit der frühen Vorzeit war."

Die EU-Finanzierung für die Forschungsarbeit kam vom europäischen Exzellenznetz für Meeresgenomik (Marine Genomics Europe Network of Excellence) sowie vom Marie-Curie-Trainingsnetzwerk ZOONET.

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