Seit mehr als einem Jahrhundert fragen sich Biologen, warum Tiere unterschiedliche Lebenszyklen haben.
Der Mensch und die meisten Wirbeltiere entwickeln sich beispielsweise direkt zu einem voll entwickelten, aber kleineren Erwachsenen.
Viele andere Tiere hingegen bringen erstaunlich vielfältige Zwischenformen hervor, die als Larven bezeichnet werden und sich zu erwachsenen Tieren entwickeln.
Forscher der Queen Mary University of London (QMUL) haben in einer Studie, die in der Fachzeitschrift Nature (Phys.org) veröffentlicht wurde, zum ersten Mal den Mechanismus entdeckt, der beschreibt, wie sich ein Embryo tatsächlich in eine Larve oder eine Miniaturversion eines erwachsenen Tieres verwandelt.
In ihrer Arbeit zeigen sie, dass der Zeitpunkt der Aktivierung wichtiger Gene, die an der Embryogenese beteiligt sind, mit dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Larvenstadiums korreliert und ob die Larve sich von ihrer Umgebung ernährt oder von der Nahrung abhängt, die das Muttertier in das Ei einbringt.
Die Forscher setzten modernste Techniken ein, um die genetische Information, die Aktivität und die Regulation von drei Arten von Ringelwürmern, wirbellosen Meerestieren, zu entschlüsseln.
In einer groß angelegten Studie mit mehr als 600 Datensätzen von über 60 Arten, zwischen denen mehr als 500 Millionen Jahre Evolution liegen, kombinierten sie diese mit öffentlich zugänglichen Datensätzen der anderen Arten.
Entscheidend sind die Gene, die an der Bildung des Rumpfes beteiligt sind, dem Körperteil, der sich an den Kopf anschließt und bis zum Schwanz reicht.
Einige Arten produzieren Kopflarven, die fast keinen Rüssel haben und möglicherweise schon bei den Vorfahren aller Tiere mit Kopf und Schwanz vorhanden waren.
Die direkte Entwicklung und Bildung eines kleinen erwachsenen Tieres aus der Embryogenese hätte sich bei vielen Tiergruppen, einschließlich uns und den meisten Wirbeltieren, später entwickelt, da die Gene für die Bildung des Rumpfes früher in der Embryogenese aktiviert werden und die Larvenmerkmale allmählich verloren gehen.
Tiere durchlaufen die embryonale Differenzierung
Embryonale Differenzierung ist der Entwicklungsprozess, durch den sich embryonale Zellen spezialisieren und verschiedene Gewebestrukturen bilden (The Embryo Project Encyclopedia).
Tiere bestehen aus einer Vielzahl von Zelltypen, von denen jeder eine bestimmte Funktion im Körper erfüllt. In den frühen Stadien der Embryonalentwicklung fehlen dem Embryo jedoch diese verschiedenen Zelltypen.
In dieser Zeit findet die embryonale Differenzierung statt. Die Zelldifferenzierung während der Embryogenese ist entscheidend für die Identität von Zellen, Geweben, Organen und Organismen.
Während der Entwicklung des Embryos differenzieren sich die einzelnen Zellen. Diese differenzierten Zelltypen stammen von pluripotenten embryonalen Stammzellen ab, die einst pluripotent waren.
Möglich wird dies durch die der Zelle innewohnende Fähigkeit zu kontrollieren, welche Gene abgelesen und in Proteine übersetzt werden.
Im Zellkern jeder Zelle befindet sich die DNA, die den Bauplan für die vielen verschiedenen Proteine der Zelle enthält.
Verschiedene Signale können die embryonalen Zellen dazu veranlassen, bestimmte Teile der DNA für die Synthese von Proteinen auszuwählen, was zur Bildung verschiedener Zelltypen führt.
Die Zelldifferenzierung im Embryo wird sowohl durch zellinterne Faktoren als auch durch extrazelluläre Faktoren, die von außen auf die Zelle einwirken, verursacht.
Der Prozess der embryonalen Differenzierung ist von entscheidender Bedeutung für die normale Entwicklung von Tieren. Die Prozesse der embryonalen Differenzierung werden noch erforscht und sind für Studien mit embryonalen Stammzellen und der In-vitro-Zelldifferenzierung von Bedeutung.
