Wissenschaftler der University of California, Santa Barbara haben durch die Untersuchung des Genoms eines Meeresschwamms, der zu einer Gruppe gehört, die als eine der ältesten aller Tiere gilt, wichtige Hinweise auf die evolutionären Ursprünge des Nervensystems entdeckt.

Die Ergebnisse werden in der Ausgabe vom 6. Juni in der Zeitschrift PLoS ONE, einer Zeitschrift der Public Library of Science, veröffentlicht.

„Es stellt sich heraus, dass Schwämme, die keine Nervensysteme haben, die meisten genetischen Komponenten von Synapsen besitzen“, sagte Todd Oakley, Co-Autor und Assistenzprofessor im Fachbereich Ökologie, Evolution und Meeresbiologie an der UC Santa Barbara.

„Noch überraschender ist, dass die Schwamm-Proteine ‚Signaturen‘ haben, die darauf hinweisen, dass sie wahrscheinlich auf ähnliche Weise miteinander interagieren wie die Proteine in den Synapsen von Menschen und Mäusen“, sagte Oakley. „Dies verschiebt die Ursprünge dieser genetischen Komponenten des Nervensystems auf die Zeit vor oder bei den ersten Tieren – viel früher als Wissenschaftler bisher vermutet hatten.“

Wenn man etwas so Komplexes wie das Nervensystem analysiert, ist es schwierig zu wissen, wo man anfangen soll, erklärte Ken Kosik, Hauptautor und Co-Direktor des Neuroscience Research Institute der UCSB, der den Harriman-Lehrstuhl für neurowissenschaftliche Forschung innehat.

Die ersten Neuronen und Synapsen erschienen vor über 600 Millionen Jahren in „Nesseltieren“, Kreaturen, die heute als Hydra, Seeanemonen und Quallen bekannt sind. Im Gegensatz dazu haben Schwämme, die älteste bekannte Tiergruppe mit lebenden Vertretern, keine Neuronen oder Synapsen. Sie sind sehr einfache Tiere ohne innere Organe.

„Wir betrachten den evolutionären Zeitraum zwischen Schwämmen und Nesseltieren als den Zeitraum, in dem das Nervensystem entstand, also vor etwa 600 Millionen Jahren“, sagte Kosik.

Er erklärte, dass die Forschungsgruppe eine Liste aller Gene erstellt hat, die in einer Synapse beim Menschen exprimiert werden, da Synapsen das Nervensystem verkörpern. Synapsen sind an der Zellkommunikation, dem Lernen und dem Gedächtnis beteiligt. Als nächstes untersuchten die Forscher, ob eines der Synapsengene im Schwamm vorhanden war.

„Das war die Überraschung“, sagte Kosik. „Wir fanden eine Menge Gene für ein Nervensystem in dem Schwamm.“ Das Forscherteam fand auch Beweise dafür, dass diese Gene im Schwamm zusammenarbeiten. Die Art und Weise, wie zwei der Proteine interagieren, und ihre atomare Struktur ähneln dem menschlichen Nervensystem.

„Wir haben diese mysteriöse unbekannte Struktur im Schwamm gefunden, und es ist klar, dass die Evolution in der Lage war, diese gesamte Struktur zu übernehmen und mit kleinen Modifikationen auf eine neue Funktion auszurichten“, sagte Kosik. „Die Evolution kann diese Komponenten von der Stange nehmen und sie auf neue und interessante Weise zusammensetzen.“

Der Artikel ist zu finden unter http://www.plosone.org/doi/pone.0000506.