Eine kürzlich in der Zeitschrift Cell veröffentlichte Studie erforscht die Evolution von Neuronen bei Tieren und konzentriert sich auf die Plazozoanen, millimetergroße Meerestiere. Forscher des Zentrums für Genomregulierung in Barcelona haben entdeckt, dass die spezialisierten sekretorischen Zellen, die in den Plazozoanen gefunden wurden, potenziell die Vorläufer von Neuronen bei komplexeren Tieren sein könnten.

Die Plazozoanen sind einfache Kreaturen, die keine Körperteile oder Organe besitzen. Sie haben ungefähr die Größe eines großen Sandkorns und ernähren sich von Algen und Mikroben in flachen und warmen Meeren. Schätzungen zufolge tauchten diese Tiere vor etwa 800 Millionen Jahren zum ersten Mal auf der Erde auf und gehören zu den fünf Hauptlinien der Tiere.

Die Forscher verwendeten verschiedene molekulare Techniken und Computermodelle, um die verschiedenen Arten von Zellen in den Plazozoanen zu kartieren und zu verstehen, wie sie sich entwickelt haben. Sie erstellten „zelluläre Atlanten“, die es ihnen ermöglichten, Gruppen oder „Module“ von Genen zu identifizieren, die mit bestimmten Zelltypen assoziiert sind. Durch den Vergleich verschiedener Arten rekonstruierten sie, wie sich diese Zellen im Laufe der Zeit entwickelt haben.

Die Studie enthüllte, dass die Plazozoanen neun Hauptarten von Zellen haben, die durch Zwischenzellen miteinander verbunden sind, die den Übergang zwischen ihnen ermöglichen. Diese Zellen wachsen und teilen sich, um das erforderliche Gleichgewicht für die Bewegung und Ernährung des Tieres aufrechtzuerhalten. Interessanterweise entdeckten die Forscher eine separate Gruppe von peptidergischen Zellen in den Plazozoanen, die Ähnlichkeiten mit Neuronen aufweisen. Diese Ähnlichkeiten wurden nicht in anderen frühen verzweigten Tieren wie Schwämmen oder Quallen gefunden.

Die Forscher entdeckten, dass die peptidergischen Zellen in den Plazozoanen sich ähnlich wie der Prozess der Neurogenese bei fortschrittlicheren Tieren differenzieren. Sie haben auch Genmodule, die für das präsynaptische Gerüst eines Neurons notwendig sind, was ihnen ermöglicht, Botschaften zu senden. Allerdings fehlen ihnen die Komponenten für den Empfänger einer neuronalen Nachricht oder für die Weiterleitung elektrischer Signale.

Darüber hinaus zeigte die Studie, dass die verschiedenen Arten von Plazozoenzellen miteinander mittels spezifischer Proteine namens GPCRs und Neuropeptide kommunizieren, ähnlich wie Neuronen bei verschiedenen physiologischen Prozessen über Neuropeptide kommunizieren.

Diese Erkenntnisse legen nahe, dass die Evolution von Neuronen vor etwa 800 Millionen Jahren mit dem Auftreten von sekretorischen Zellen bei den Plazozoanen begann. Im Laufe der Zeit erwarben diese Zellen neue Genmodule, die die Entwicklung von postsynaptischen Gerüsten, Axonen, Dendriten und ionischen Kanälen ermöglichten, was zur Bildung der eigentlichen Neuronen führte.

Diese Studie wirft Licht auf die frühen Stadien der Evolution von Neuronen und liefert Informationen über die Ursprünge komplexer Nervensysteme, wie sie bei fortgeschritteneren Tieren heute beobachtet werden.

Quellen:
– Zeitschrift Cell
– Zentrum für Genomregulierung