Erkenntnisse zur Evolution stützen die Erklärung des Ursprungs von Organen
Das Mesoderm bezeichnet eine bestimmte Zellgruppe in Tierembryonen. Diese Zellen formen später das innere Gewebe von Organismen, darunter die Muskulatur, Herzen, Nieren und Blut. „Das Gewebe und die Organe, die aus dem Mesoderm entstehen, unterscheiden sich drastisch zwischen verschiedenen Tieren“, sagt der Projektkoordinator von EVOMESODERM, Andreas Hejnol von der Universität Bergen in Norwegen. „Die Evolutionsgeschichte dieser mesodermalen Zellen ist bisher ein Rätsel.“ In der Evolutionsbiologie beschäftigt man sich schon lange mit Fragen zum Mesoderm. Zum Beispiel: Wann und wo entstand das Mesoderm? „Nichts entsteht aus dem Nichts, aus welchen Zellen stammt also das Mesoderm?“, fragt Hejnol. „Damit im Zusammenhang steht die Frage, welches aus dem Mesoderm geformte Gewebe zuerst kam. Es gibt viele offene Fragen, die wichtig sind, um zu verstehen, wie sich das menschliche Organsystem entwickelt hat.“
Die Evolution des Mesoderm
Über das Projekt EVOMESODERM, das vom Europäischen Forschungsrat unterstützt wird, wollte Hejnol auf seiner vorherigen bahnbrechenden Arbeit zu den Zellen des Magen-Darm-Trakts aufbauen, diesmal mit einem Fokus auf dem Mesoderm. Er wollte einige der grundlegenden Fragen rund um die Evolution dieser Zellen beantworten und Daten für nachfolgende Forschung zusammenstellen. „Da dies ein evolutionsbezogenes Projekt war, mussten unbedingt unterschiedliche Spezies hinsichtlich ihrer Entwicklung analysiert werden“, berichtet er. „Evolutionsbiologie kommt ohne Vergleiche nicht aus. Je mehr Datenpunkte zur Verfügung stehen, desto klarer wird das Bild.“ Hejnol kombinierte fortschrittliche Bioinformatik, Live-Bildgebung und molekulare Methoden, um mehrere verschiedene Tierembryonen zu analysieren. So konnte er die Entwicklung des Mesoderm in unterschiedlichen Spezies umfassend beschreiben.
Artenübergreifende Entwicklung
Hejnol konnte nachweisen, dass das Mesoderm sich in unterschiedlichen Spezies ziemlich ähnlich entwickelt hat. Er konnte bestätigen, dass die ersten Gewebearten aus dem Mesoderm Muskulatur und Gonadengewebe waren. „Das wirft die spannende Frage der Homologie jeglichen mesodermalen Gewebes auf“, fährt er fort. Das Projekt zeigte auch auf, dass für eine bestimmte mesodermale Zellart namens Nephridien die molekularen Grundlagen speziesübergreifend gleich sind. Doch bei der Evolution komplexerer Organe hat sich die Größe, Form und Struktur drastisch verändert. „Dieser Prozess unterscheidet sich bei der Hämozytenbildung bei Wirbellosen und der Blutzellenbildung“, merkt Hejnol an. „Bei diesen bilden sich die Zellen, nachdem das Mesoderm geformt wurde.“ Doch die Frage, wie neue Zellarten aufkommen, bleibt unbeantwortet. „Die Evolutionsgeschichte ist viel wechselhafter, als wir zu Beginn des Projekts angenommen hatten“, erklärt Hejnol.
Interesse an Evolution
Die Erfolge des EVOMESODERM-Projekts haben die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf das Mesoderm gelenkt und Interesse in verschiedenen Fachgebieten geweckt. „In der Immunologie wird zum Beispiel meist nicht viel Wert auf die Evolutionsgeschichte des Immunsystems gelegt“, ergänzt Hejnol. „Doch die Rückmeldungen zu unseren Veröffentlichungen zeigen eindeutig wachsendes Interesse. Ich erwarte ähnliche Reaktionen auf die Veröffentlichung unserer Studie zur Evolution des Blutes.“ Das Projekt hat zudem den Grundstein für weitere Forschungsinitiativen gelegt. „Bei uns stehen jetzt einige ergänzende Erkenntnisse zur Evolution im Fokus, die sich aus dem größeren Unternehmen ergeben haben“, bemerkt Hejnol. „Das ist noch immer Grundlagenforschung, wird aber unser Wissen über unseren Ursprung erweitern, aus der Zeit, als unsere Vorfahren noch im Meer lebten.“
Schlüsselbegriffe
EVOMESODERM, Mesoderm, Evolution, Spezies, Arten, Zellen, Organ, Muskulatur
