Wissenschaft im Fokus

Nagashima, H., F. Sugahara, M. Takechi, R. Ericsson, Y. Kawashima-Ohya, Y. Narita & S. Kuratani (2009): Evolution of the turtle body plan by the folding and creation of new muscle connections. – Science 325 (5937): 193-196.

Die Evolution des Schildkrötenbauplans durch Faltung und Ausbildung neuer Muskelansätze

Der Schildkrötenpanzer stellt eine faszinierende Fallstudie der Wirbeltierevolution dar, die darauf aufbaut, dass der normale Körperbauplan einer starken Modifikation unterliegt. Der Carapax bildet sich aus Rippen, die das Schulterblatt einkapseln, was im krassen Gegensatz zum typischen Körperbauplan der anderen Amnioten steht, und somit ist das Verständnis dieser Veränderung ein Schlüssel zum Verständnis der Schildkrötenevolution. Vergleichende Analysen zur Entwicklung des Muskuloskelettalen-Apparats bei der Chinesischen Weichschildkröte und bei anderen Amnioten zeigte, dass sich Schildkrötenembryonen anfänglich nach dem gleichen generellen Bauplanmuster wie alle anderen Amnioten entwickeln, allerdings führt dann während der späteren Embryogenese das seitliche Auswachsen (Verbreitern) der Rippen dazu, dass einige Elemente ihre Entwicklung entsprechend verändern und anpassen. Zusätzlich dazu verändern sich einige Beinmuskeln und bilden neue schildkrötenspezifische Ansatzstellen in Anpassung an die Bildung des Carapax. Wir postulieren, dass der evolutionäre Ursprung des Körperbauplans der Schildkröten darauf beruht, dass eine Heterotopie auftritt, die darauf basiert, dass sich im Embryo bestimmte Strukturen (Muskeln) anders falten und neue Ansatzstellen (Verbindungen) eingehen.

Anmerkung von H.-J. Bidmon:
Sicherlich ist dies so, und es sollte auch wirklich niemanden verwundern, denn wenn es nicht so wäre, wären Schildkröten weder in der Lage sich fortzubewegen, noch effektiv genug zu atmen. Dass molekulare Faktoren wie bestimmte Zytokine das Auswachsen und die Verbindung zwischen ganz bestimmten später knöchernen Elementen und den dazugehörigen Muskeln steuern, ist auch klar. Ob aber diese Erkenntnis ausreicht, um zu erklären oder gar zu verstehen, warum diese Veränderungen überhaupt aufgetreten sind, bleibt mehr als vage, denn letztendlich bedeutet das ja, dass sich im zeitlichen, organspezifischen Ablauf der Embryogenese eine Veränderung eingestellt hat, deren Ursache weiterhin offen bleibt. Allerdings zeigt die Untersuchung, was man unter gerichteter Evolution zu verstehen hat, denn wenn alle Komponenten eines Organismus den altbekannten vorgegebenen Signalen folgen, kann eben auch die Veränderung (oder Mutation) einer Struktur dazu führen, dass sich der sequentielle Ablauf vieler Signalkaskaden in abhängiger und gerichteter Art und Weise mitverändert und den neuen Gegebenheiten anpasst. Dass sich solche Veränderungen, solange sie entscheidende Selektionvorteile bieten, auch lange erhalten, sollte auch klar sein, denn alles was wir heute als rezente Arten noch betrachten können, sind die Ergebnisse solcher Evolutions- und Anpassungsereignisse. Siehe auch: Li, C., X. C. Wu, O. Rieppel, L. T. Wang & L. J. Zhao (2008): An ancestral turtle from the Late Triassic of southwestern China. – Nature 456 (7221): 497-501 oder Wif-Archiv; Zani, P. A. & R. Kram (2008): Low metabolic cost of locomotion in ornate box turtles, Terrapene ornata. – Journal of Experimental Biology 211(Pt 23):3671-3676 oder WiF-Archiv.





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