Eine kürzlich durchgeführte Studie von Experten des Zentrums für Genomregulation hat herausgefunden, dass die zellulären Bestandteile des Gehirns vor etwa 800 Millionen Jahren in flachen Meeren vorhanden waren. Durch die Untersuchung von Placozoa, kleinen Meerestieren, haben die Forscher Einblicke in die evolutionäre Entwicklung von Neuronen gewonnen.

Placozoa, die ungefähr so groß wie ein grober Sandkorn sind, leben in warmem, flachem Wasser und ernähren sich von Algen und Mikroben. Obwohl sie keine Organe oder unterscheidbaren Körperteile haben, gelten Placozoa neben Ctenophoren, Schwämmen, Cnidariern und Bilateria als eine der fünf Haupttierlinien.

Eine zentrale Komponente für das Vorhandensein von Placozoa sind die peptidergen Zellen, die Peptide freisetzen, die ihre Ernährung und Bewegungen steuern. Die Studie verwendete molekulare und computergestützte Analysen, um zelluläre Landkarten zu erstellen und die Evolution und Funktion dieser Zellen besser zu verstehen. Es wurde festgestellt, dass diese peptidergen Zellen als Vorläufer der modernen Neuronen dienten.

Die Forscher entdeckten ein komplexes Netzwerk von „Zwischenzellen“, die die neun Haupttypen von Zellen in Placozoa verbinden. Darüber hinaus zeigten die peptidergen Zellen, im Gegensatz zu anderen Zellen, eine überraschende Ähnlichkeit mit Neuronen, die Millionen von Jahren später in fortgeschritteneren Organismen auftauchten. Diese einzigartige Ähnlichkeit mit Neuronen wurde bei primitiven Arten wie Schwämmen oder Ctenophoren nicht beobachtet.

Die Studie enthüllte drei bemerkenswerte Parallelen zwischen den peptidergen Zellen und Neuronen. Erstens unterscheiden sich die Zellen von Placozoa ähnlich wie die Neurogenese bei Cnidariern und Bilateria. Zweitens besitzen diese Zellen viele Bestandteile des Kommunikationsendes eines Neurons, zeigen jedoch nicht die Merkmale eines echten Neurons wie die Weiterleitung von elektrischen Signalen. Schließlich zeigte das tiefe Lernen, dass diese Zellen über durch Neuropptide initiierte GPCRs kommunizieren, was die neuronale Kommunikation widerspiegelt.

Indem die evolutionäre Linie hervorgehoben wird, weist die Forschung darauf hin, dass die grundlegenden Bestandteile von Neuronen vor 800 Millionen Jahren in den alten Meeren zu entwickeln begannen. Etwa ein Jahrhundert nach dem Erscheinen ihrer Vorfahren entwickelten die peptidergen Zellen von Placozoa wahrscheinlich Merkmale, die für Neuronen entscheidend sind, wie Ionenkanäle und postsynaptische Gerüste.

Obwohl angenommen wird, dass das erste moderne Neuron vor etwa 650 Millionen Jahren auftrat, gibt es in Ctenophoren neuronähnliche Zellen mit einzigartigen Merkmalen, was Fragen zur evolutionären Entwicklung von Neuronen aufwirft. Die Autoren der Studie betonen die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen, um diese offenen Fragen zu klären und ein klareres Verständnis der evolutionären Bahnen von Neuronen und anderen Zelltypen zu erlangen.

Mit dem Fortschreiten der Genomsequenzierung werden nach und nach die Geheimnisse von nicht-traditionellen Tiermodellen wie Placozoa, Ctenophoren und Schwämmen aufgedeckt und mehr Licht auf die evolutionäre Geschichte des Lebens geworfen.

Quellen:
– Cell Journal.
– Zentrum für Genomregulation.