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Wissenschaftler werfen Licht auf Evolution des Auges

Die ersten Augen der Tierwelt könnten einfache zweizellige Augenflecken gewesen sein, mit denen ihre Träger die Richtung, aus der das Licht kam, erkennen konnten, um darauf zuzuschwimmen, heißt es in einer deutschen Forschungsarbeit, die in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift...

Die ersten Augen der Tierwelt könnten einfache zweizellige Augenflecken gewesen sein, mit denen ihre Träger die Richtung, aus der das Licht kam, erkennen konnten, um darauf zuzuschwimmen, heißt es in einer deutschen Forschungsarbeit, die in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Zu diesen Schlussfolgerungen kamen die Wissenschaftler anhand von Untersuchungen an der Larve des marinen Ringelwurms Platynereis dumerilii. "Platynereis kann als lebendes Fossil betrachtet werden", erklärte der Leitautor des Artikels Gáspár Jékely vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie. "Er lebt schon seit Millionen von Jahren in der gleichen Umgebung wie seine Vorfahren und hat sich viele Eigenschaften bewahrt. Das Studium der Augenflecken seiner Larven ist wahrscheinlich der beste Weg, möglichst nah an den Punkt heranzukommen, als die Ur-Augen entstanden." Jeden Tag schwimmen mikroskopisch kleine Larven mariner Wirbelloser - von Würmern, Schwämmen und Quallen - dem Licht entgegen an die Meeresoberfläche. Diese Fähigkeit, auf eine Lichtquelle zuzuschwimmen, wird Phototaxis bezeichnet und die tägliche Wanderungsbewegung des Zooplanktons ist der größte Biomassetransport auf der Erde. Diese winzigen Augen sind die einfachsten Augen der Tierwelt, da sie lediglich aus zwei Zellen bestehen: aus einem Photorezeptor und aus einer Pigmentzelle. Obwohl mit diesen keine Objekte erkannt werden können, ermöglichen diese "Ur-Augen" oder "Augenflecken" dem Tier, die Einfallsrichtung des Lichts zu erkennen. Bislang blieb die Funktionsweise dieser primitiven Augen allerdings ein Rätsel. In dieser jüngsten Studie entdeckte das Team einen Nervenstrang, der die Photorezeptorzelle des Auges und die Wimpernzellen, die die Schwimmrichtung der Larve steuern, miteinander verbindet. Wenn Licht auf die Photorezeptorzelle trifft, sendet diese ein elektrisches Signal entlang des neu entdeckten Nervenstrangs an die Wimpernzelle: das ist ein dünner, haarähnlicher Kranz, der durch eine Schlagbewegung das Tier im Wasser antreibt. Die zweite Zelle enthält ein Pigment und ist für die Richtungserkennung des Auges verantwortlich, indem sie einen Schatten auf die Photorezeptorzelle wirft. Größe und Form des Schattens variieren je nach Position der Lichtquelle, und diese Information wird den Wimpern mit dem Signal von den Rezeptorzellen mitgeteilt. "Diese Ergebnisse bieten unseres Wissens die erste mechanistische Erklärung der Phototaxis bei marinen Zooplankton-Larven und zeigen, wie einfach die Augenflecken diese steuern", schlussfolgern die Forscher. "Bislang war völlig unklar, wie die Tiere mit ihren einfachen Augen und Nervenzellen überhaupt zielgerichtet zum Licht hin schwimmen können", bemerkte Detlev Arendt vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL). "Wir vermuten, dass die ersten Augen im Tierreich genau zu diesem Zweck entstanden sind. Die Erkenntnisse über die Phototaxis erlauben uns, die ersten Schritte der Augenentwicklung nachzuvollziehen."

Länder

Deutschland

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