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StartseiteForschung aktuellWas ist im Wurm drin?06.09.2010

Was ist im Wurm drin?

Auch wirbellose Tiere haben hochentwickelte Gehirnregionen

Biologie.- Bei der alljährlichen Tagung der europäischen Molekularbiologen, die zurzeit in Barcelona stattfindet, werden einige neue Erkenntnisse über die Evolution vorgestellt. So entdeckten Forscher aus Heidelberg in einfachen Würmern den Ursprung für unser Großhirn.

Von Michael Lange

Platynereis dummerilii (Meeresringelwurm).  (Europäisches Labor für Molekularbiologie)
Platynereis dummerilii (Meeresringelwurm). (Europäisches Labor für Molekularbiologie)

Die Heimat der Meeres-Ringelwürmer sind die Felsenküsten des Mittelmeeres, aber auch im Europäischen Labor für Molekularbiologie in Heidelberg fühlen sich die Würmer wohl und vermehren sich bei Algen, Fischfutter und Biospinat.

"Hier sehen wir jetzt eine lange Reihe von Boxen, wie man sie auch in jedem Kühlschrank finden könnte. In diesem Fall wohnen dort unsere Würmer drin."

Mit einer Pipette jagt Detlev Arendt einen der durchsichtigen Würmer aus seiner kleinen, selbstgebauten Röhre. Schnell schlängelt sich das etwa zwei bis drei Zentimeter lange Tier durch das Wasser.

"Man sieht eindeutig, dass er Algen gefressen hat. Er ist tatsächlich durchsichtig, und der schwarze Strich in der Mitte, das ist der Darminhalt, den man dort beobachten kann."

Verwandt ist dieser Ringelwurm aus dem Meer mit unserem Regenwurm.

"Auf Latein heißt er 'Platynereis dumerlii'."

Detlev Arendt interessiert sich für hirnartige Strukturen in diesem einfachen Wurm. Die sogenannten Pilzkörper bilden eine Art einfaches, kleines Wurmgehirn. Es koordiniert die Bewegungen des Wurms, und hilft ihm seine Nahrung zu finden.

Da der Meeres-Ringelwurm sich in hunderten Millionen Jahren Evolution kaum verändert hat, soll dieses ursprüngliche Kontrollzentrum im Wurm Auskunft geben über die Entstehung der viel komplizierteren Gehirne bei Wirbeltieren und letztlich bei Menschen.

"Zunächst war auch vorher schon bekannt, dass es in Anneliden, in Ringelwürmern, oder auch in Insekten, Hirnstrukturen gibt, die zu solchen höheren Leistungen in der Lage sind, Gedächtnisinhalte zu speichern zum Beispiel. Das können sogar Fliegen recht gut, und das ist auch gut untersucht. Was völlig unklar war, ist, dass diese höheren Hirnzentren, die man in verschiedenen Wirbellosen findet, ob die irgendwas mit unserem Cortex zu tun haben, also mit unserem Großhirn."

Der Wissenschaftler Raju Tomer in der Arbeitsgruppe von Detlev Arendt musste zunächst die Entwicklung der winzigen hirnartigen Strukturen in den Larven der Würmer genauestens untersuchen, bevor er sich mit der Aktivität der einzelnen Gene in diesen Strukturen beschäftigen konnte.

"Wir mussten uns die Aktivität bei einer großen Zahl von Genen gleichzeitig anschauen. Dazu haben wir hier im Labor eine Methode entwickelt, mit der wir eine Art Karte in einem Koordinatensystem erstellen können, in dem wir dann die Aktivität vieler Gene miteinander vergleichen können."

Die Übereinstimmung der Genaktivitäten war verblüffend. Bei der Entwicklung der einfachen Pilzkörper in den Ringelwürmern, liefen die gleichen Prozesse ab, wie bei der Entwicklung des Großhirns bei Wirbeltieren – also bei Fischen, Mäusen oder Menschen.

Das bedeutet: Viel früher als gedacht – vor etwa 600 Millionen Jahren – entstand bei einfachen Würmern ein Vorläufer des heutigen Großhirns.

"Aus diesen Daten konnten wir schließen, dass es eine Vorläuferstruktur im letzten gemeinsamen Vorfahren von Ringelwürmern und Wirbeltieren gegeben haben muss. Und dieser gemeinsame Vorfahre, das war auch der gemeinsame Vorfahre von uns und der Taufliege Drosophila und von uns und den Fadenwürmern. Das ist ein spektakuläres Tier, aus dem so ziemlich alles, was heute ein erfolgreicher Tierstamm ist, entstanden ist. Und diese Vorläufer haben dieses Großhirn- Pendant in einfacher Form schon gehabt. Das ist das Neue."

"Das heißt: Wenn wir heute nachdenken oder uns erinnern, dann haben wir das auch kleinen Würmern zu verdanken."

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