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Tierischer Ursprung der Muskulatur
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Forschung

Tierischer Ursprung der Muskulatur

Fliehen, Beute jagen, neue Lebensräume erobern – wer sich mit Hilfe der Muskulatur in der Natur frei bewegen kann, ist klar im Vorteil. Ein internationales Forscherteam konnte jetzt zeigen, dass zentrale Bestandteile von Muskeln einen viel früheren evolutionären Ursprung haben als bisher angenommen.

Nahezu alle Tiere bewegen sich mit Hilfe ihrer Muskulatur fort, um vor Gefahren zu fliehen oder größere Distanzen zu überwinden. Während die Struktur und Funktion von Muskulatur insbesondere bei Wirbeltieren sehr gut untersucht sind, ist ihr evolutionärer Ursprung bislang weitgehend im Dunkeln geblieben. Forscherteams aus Deutschland, Österreich und Australien haben nun über genetische Analysen die Muskulatur verschiedener ursprünglicher Tierarten miteinander verglichen. Ihre am 27.06 im Fachmagazin Nature veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass zentrale Bestandteile der Muskulatur einen gemeinsamen, sehr frühen evolutionären Ursprung besitzen und sich spezialisierte Muskelzelltypen mehrfach unabhängig voneinander entwickelt haben. Im Fokus der Wissenschaftler war hierbei ein spezielles Motorprotein, das Myosin. 

An der Friedrich-Schiller-Universität in Jena erforschten Wissenschaftler jedoch ausgerechnet einen Organismus, der gar keine Muskeln besitzt: einen Schwamm. Der Grund: Gerade an diesen Tieren lassen sich die frühen Ursprünge der tierischen Muskulatur aufspüren. „Auch die muskellosen Schwämme besitzen dieses Motorprotein. Jedoch spielt es in der Körperkontraktion von Schwämmen scheinbar keine Rolle“, erläutert Michael Nickel. Das zum Motorprotein dazugehörige Gen ist bei Schwämmen nur in einem bestimmten Zelltyp des Wasserkanalsystems aktiv. Über dieses Kanalsystem filtern Schwämme ihre Umgebung für den Nahrungserwerb. Die Ergebnisse erstaunten die Forscher: "Da dieses spezielle Myosin bisher ausschließlich in Muskelzellen gefunden wurde, hätten wir erwartet, dass sein Ursprung mit der Entstehung von Muskeln zusammenfällt. Wir waren überrascht, dass das 'Muskel-Myosin' seinen Ursprung vermutlich bereits in Einzellern hatte, lange bevor die ersten Tiere gelebt haben", erläutert Ulrich Technau von der Universität Wien. 

Nicht nur Schwämme sondern auch Nesseltiere, zu denen die Quallen zählen, waren Untersuchungsobjekt der Forscher. Auch bei Vertretern dieser vor etwa 600 Millionen Jahren entstandenen Tiergruppe kommt das urtümliche Struktur-Protein vor. „Anders als die Schwämme besitzen Nesseltiere bereits richtige Muskelzellen“, so Michael Nickel. „Da sie in ihrer mikroskopischen Struktur der gestreiften Muskulatur von Wirbeltieren und Insekten ähneln, ging man bislang davon aus, dass sie einen gemeinsamen Ursprung haben müssten.“ Tatsächlich aber fehlen ihnen essentielle Komponenten, die charakteristisch für die gestreifte Muskulatur in höherentwickelten Tieren sind. „Dies lässt den Schluss zu, dass trotz der großen äußeren Ähnlichkeiten die gestreiften Muskeln von Nesseltieren und höheren Tieren unabhängig voneinander entstanden sind“, so das Fazit der Forscher. Die Studie des internationalen Forscherteams entwirft ein neues Bild, wie scheinbar komplexe Strukturen wie die gestreifte Muskulatur in der Evolution auf der Basis von einer Reihe von sehr alten Komponenten mehrfach unabhängig entstehen konnten.

laborwelt.de/al

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