Kölner Bioinformatik-Team auf der Spur der genetischen Grundlage bilateral-symmetrischer Tiere

Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Uni Köln konnte eine Reihe von Genen identifizieren, die es nur bei Tieren mit symmetrischen Körperhälften gibt. Dies legen umfassende Genomanalysen nahe, die unter Leitung von Peter Heger in der Arbeitsgruppe Wiehe am Institut für Genetik mithilfe des High Performance Computers am Rechenzentrum der Universität zu Köln angefertigt worden sind. Die Resultate zur Evolution der sogenannten Bilaterier sind unter dem Titel ,,The genetic factors of bilaterian evolution" in der Fachzeitschrift eLife erschienen.

Linker Arm, rechter Arm; linkes Bein, rechtes Bein; linkes Auge, rechtes Auge: Die überwiegende Mehrheit der Tiere, die die Erde bevölkern, hat eine zentrale Eigenschaft: Sie sind bilateral-symmetrisch. Das bedeutet, dass sie eine symmetrisch aufgebaute rechte und linke Körperhälfte, ein vorderes und hinteres Körperende sowie eine dorsale und ventrale Seite (Rücken und Bauch) haben. Im Gegensatz dazu gibt es nur wenige Tierstämme, deren Bauplan ohne Bilateralsymmetrie verwirklicht ist, nämlich Nesseltiere (Cnidaria), Schwämme (Porifera) und Rippenquallen (Ctenophora).

Anders als die ursprünglicheren Nicht-Bilaterier stammen alle bilateral-symmetrischen Tiere, inklusive des Menschen, letztlich von einem gemeinsamen Vorfahren ab, der vor sehr langer Zeit gelebt hat. Während der Kambrischen Explosion vor 540 Millionen Jahren sind aus diesem Vorfahren die verschiedenen bilateral-symmetrischen Tierstämme hervorgegangen, die wir auch heute noch kennen, wie etwa Wirbeltiere, Stachelhäuter, Gliedertiere und sogar Fadenwürmer, Weichtiere oder Ringelwürmer.

Sicher ist, dass genetische Veränderungen eine entscheidende Rolle gespielt haben müssen, damit sich während der Kambrischen Explosion die Bilaterier mit ihren speziellen Merkmalen entwickeln konnten. In einem groß angelegten Vergleich der genomischen Sequenzen von bilateral-symmetrischen Tieren mit nicht-Bilateriern konnte ein Team der Universität zu Köln 157 Gene identifizieren, die es nur in dieser bilateral-symmetrischen Tiergruppe gibt. Diese Gene müssen daher im gemeinsamen Vorfahren aller Bilaterier entstanden sein. Aus bereits veröffentlichten Studien anderer Arbeitsgruppen weiß man, dass einige der identifizierten Gene Funktionen in der Ausbildung von bilaterier-typischen Merkmalen haben, zum Beispiel bei der Bildung eines komplexen Nervensystems. Die Ergebnisse der Kölner Gruppe werfen Licht auf die genetischen Grundlagen eines sehr bedeutsamen Kapitels in der Evolution der Tiere.

Peter Heger
Institut für Genetik
+49 221 470-1644
peter.heger uni-koeln.de

Presse und Kommunikation:
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Zur PrePrint-Veröffentlichung:
elifesciences.org/ar­ticles/45530


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