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03.09.2010

Intelligente Würmer: Evolution des Großhirns

Das Großhirn ist der faszinierendste Teil unseres Gehirns. Es macht uns Menschen aus: Kunst, Literatur und Wissenschaft existierten ohne diesen höchst enwickelten Teil unseres Gehirns nicht. Wissenschaftler am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) in Heidelberg haben eine unerwartete Entdeckung gemacht und berichten darüber in Cell: Ein echtes Gegenstück zum Großhirn findet sich bereits in einem Wirbellosen, dem Meeresringelwurm Platynereis dumerilii, einem entfernten Verwandten des Regenwurms. Die Forschungsergebnisse geben einen Hinweis darauf, wie die ältesten hochentwickelten Gehirnregionen ausgesehen haben könnten, wann sie entstanden sind und welche Aufgaben sie hatten.

Zur Klärung der evolutionären Herkunft unseres Großhirns hat der verantwortliche Wissenschaftler, Raju Tomer, eine bestimmte Gehirnregion, die für die Verarbeitung von Geruchs- und anderen Sinnenreizen zuständigen sogenannten ‘Pilzkörper’, des Meeresringelwurms genauer untersucht.

Dazu entwickelte er eine neue Technik, das sogenannte ‘Cellular profiling by image registration (PrImR)’, die es den Wissenschaftlern erstmalig ermöglicht, eine große Anzahl an Genen in einem kompakten Gewebe zu untersuchen und somit herauszufinden, welche Gene gleichzeitig in den selben Zelltypen aktiviert sind. Mit Hilfe dieser Technik gelang es Tomer, den ‘molekularen Fingerabdruck’ jeder einzelnen Zelle zu bestimmen und anhand der jeweils exprimierten Gene auf den Zelltypus zu schließen — eine wesentliche Verbesserung zu der gängigen Bestimmung von Zellarten anhand ihrer Lage und spezifischen Form.

“Der Vergleich der molekularen Fingerabdrücke der sich entwickelnden Pilzkörper im Wurm mit den verfügbaren Daten von Wirbeltieren war eindeutig. Pilzkörper und Großhirn müssen einen gemeinsamen Vorläufer in der Evolutionsgeschichte gehabt haben, da sie zu ähnlich sind, als dass sie unabhängig voneinander enstanden sein könnten,“ sagt Tomer.

Diese Urstruktur war höchstwahrscheinlich eine Ansammlung dichtgepackter Zellen, die Geruchsinformationen empfangen und weiterverarbeitet haben und zugleich Bewegungen kontrollierten. Die Urahnen orteten Nahrung mit Hilfe des Geruchssinns, verarbeiteten diese Information in ihrem Großhirnvorläufer und bewegten sich dann zielgerichet auf dem Meeresboden auf die Nahrungsquelle zu. Möglicherweise nutzten sie diese Erfahrungen in einer frühen Form des Lernens.

„Bisher hat man angenommen, dass sich die Pilzkörper der Wirbellosen und das Großhirn der Wirbeltiere voneinander unabhängig entwickelt haben, wir konnten jedoch zeigen, dass dies wohl nicht der Fall war,“ sagt Tomer. Und Arendt fasst zusammen: „Die Evolutionsgeschichte unseres Großhirns muss neu geschrieben werden."
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EMBL (03.09.10) - 03.09.2010

Quelle:
Tomer, R., Denes, A., Tessmar-Raible, K., & Arendt, D. Profiling by Image Registration Reveals Common Origin of Annelid Mushroom Bodies and Vertebrate Pallium. Cell, Volume 142, Issue 5, 800-809, 3 September 2010.

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