Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2015

Die Gedankenfreiheit ist die einzig wahre und die größte Freiheit, die der Mensch erreichen kann.
(Maxim Gorki)

21. November 2024

Die Entstehung neuer Arten kann man sich gut vorstellen. Es trennen sich zwei Arten durch genetische Mechanismen, sehen nach der Trennung noch gleich aus, was wir Geschwister- oder Zwillingsarten nennen und unterscheiden sich erst nach vielen Generationen im Aussehen. Diese Vorgänge werden seit einem halben Jahrhundert erforscht. Die Verwandtschaft von Feldhasen und Kaninchen und von Hornissen und Wespen sind einsichtig, aber wie sieht es mit einer Verwandtschaft zwischen Würmern und Wirbeltieren aus?

Die letzten Jahrzehnte haben Durchbrüche gebracht, wobei Biochemiker und Genetiker besonders erfolgreich waren. Eine Rolle spielte das Enzym Cytochrom-c, der Name des entsprechenden Gens ist „CYCS“. Es ist ein Protein, das in den Mitochondrien (das sind kleine Zellbestandteile) bei der Zellatmung unentbehrlich ist. Cytochrom-c kommt in allen Arten vom Hefepilz bis zum Menschen vor und besteht aus rund 100 Aminosäuren. Deren Reihenfolge ist bei den einzelnen Tier- und Pflanzenarten unterschiedlich. Genau das macht man sich bei Vergleichen zunutze. Lässt man ein Computerprogramm die Reihenfolgen der Aminosäuren analysieren, offenbaren sich die Verwandtschaftsbeziehungen. Der Hefepilz ist zwar ein sehr weit entfernter Verwandter, aber verwandt sind wir.

Die Entstehung neuer Tierstämme offenbart sich beim Vergleich von Embryonen. Ausnahmslos alle Tiere beginnen nach der Befruchtung ihr Leben als winzige Zellkugel. Wir stellen uns das als weiche Teigkugel vor. Die Kugel stülpt sich ein und streckt sich etwas. Wir bohren also mit dem Finger in die Teigkugel ein Loch. Das ist der „Urmund“. So sehen alle Embryonen einschließlich des Menschen zu Beginn aus. Wir bohren weiter und stoßen durch. Nun haben wir einen Embryo mit Urmund, Darm und Ur-After. Von jetzt an setzen unterschiedliche Entwicklungen ein. Wir ziehen der Länge nach eine Rille in die Außenhaut. Das ist die Neuralrinne, aus der später das Nervensystem  entsteht.

Bei den Wirbeltieren spaltet sich aus dem Darm ein Stab ab,  wozu nur ein einziges Gen nötig ist. Dieser Stab wird „Chorda“ genannt. Aus ihm entstand vor einer halben Milliarde Jahren die Wirbelsäule. Interessant ist, dass es ein kleines Tier gibt, das es nicht schaffte, aus der Chorda eine Wirbelsäule zu bilden. Das primitive Wesen heißt „Lanzettfischchen“ oder „Amphioxus“. Es gelang sogar, den Vorfahren von Amphioxus in 525 Millionen Jahre alten Sedimenten in Kanada zu finden. Er nennt sich „Pikaia gracilens“. Die Entstehung der Wirbeltiere vom Fisch bis zum Säugetier aus wurmartigen Vorfahren ist somit kein Geheimnis mehr.

Buchtipp: Richard Dawkins, „Geschichten vom Ursprung des Lebens: Eine Zeitreise auf Darwins Spuren“, Ullstein.

Der Fisch in uns

Helden der Wissenschaft:
Roger Penrose
(* 1931) berechnete gemeinsam mit Stephen Hawking die Verteilung von Masse und Energie im Universum und bewies die Existenz von Schwarzen Löchern.