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Zoologie: Altes Spiegelbild

Egal ob Mensch, Fliege oder Wurm - bis auf wenige Ausnahmen zeigen fast alle Tiere zwei spiegelbildliche Hälften. Diese Bilateralsymmetrie galt bis jetzt als Errungenschaft der Bilateria. Doch vielleicht ist die Erfindung der Spiegelbildsymmetrie noch ein wenig älter.
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Irgendwann im Präkambrium vor über 700 Millionen Jahren beschlossen einige Einzeller, ihr lange äußerst erfolgreich gepflegtes individuelles Dasein aufzugeben und sich zwecks Arbeitsteilung zu kugelförmigen Gebilden zusammenzuschließen. Einige dieser Hohlkugeln stülpten sich nach innen ein, bildeten so eine Verdauungshöhle und ließen sich schließlich am Meeresboden nieder. Damit waren Wesen entstanden, die wir heute zu dem Stamm der Nesseltiere oder Cnidaria zählen, wozu Seeanemonen, Quallen und Korallen gehören.

Charakteristisch für diesen ursprünglichsten Stamm der Gewebetiere oder Eumetazoa ist ihre Radiärsymmetrie: Es gibt zwar eine mundwärtige und eine gegenüberliegende Seite, aber weder Kopf noch Schwanz, und durch den Körper lassen sich beliebig viele Spiegelachsen legen. Für Tiere, die entweder am Grund festsitzen oder passiv durch das Wasser schweben, ist diese Symmetrie auch durchaus praktisch, sind sie doch darauf angewiesen, nach allen Seiten gleichmäßig nach etwas Essbarem Ausschau zu halten.

Wer sich dagegen mit dieser Passivität nicht mehr begnügen will, sondern aktiv durch den Schlamm wühlen oder durch das Wasser schießen möchte, für den wäre eine Radiärsymmetrie ziemlich hinderlich. Für eine aktive Bewegung sind vorne und hinten, ein Kopf und ein Schwanz gefragt. Und so müssen im späten Präkambrium die ersten bilateralsymmetrischen Tiere entstanden sein, deren Körper sich in eine rechte und linke Hälfte durch eine einzige Spiegelachse aufteilen lässt. Wie erfolgreich diese damalige Innovation war, zeigt sich an der Tatsache, dass heute über 99 Prozent aller Tierarten – und damit natürlich auch der Mensch – zur großen Gruppe der Bilateria zählen. Nur die Nesseltiere und ihre Verwandten, die Rippenquallen, blieben der alten Symmetrie treu und werden daher als Radiata bezeichnet.

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Nematostella vectensis | Die Sternchenanemone Nematostella vectensis gehört – wie alle Cnidaria – zu den Radiata, zeigt aber einen bilateralsymmetrischen Aufbau.
Doch stimmt dieses Szenario? War die Bilateralsymmetrie wirklich eine reine Erfindung der Bilateria, die es vorher so nicht gegeben hatte? Denn wie es heute auch radiärsymmetrische Bilateria gibt – wie Seesterne oder Seeigel –, so existieren auch bilateralsymmetrische Radiata, wie beispielsweise die Sternchenanemone Nematostella vectensis. Bei den Stachelhäutern sind sich die Zoologen einig: Die Radiärsymmetrie ist ein abgeleitetes Merkmal, das die Evolution sozusagen zum zweiten Mal erfunden hatte; schließlich zeigen die Larven der Seesterne und Seeigel noch einen typischen bilateralsymmmetrischen Aufbau. Auch genetische Analysen weisen die Bilateria als echte monophyletische Gruppe aus, in der also alle miteinander verwandt sind.

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Larve der Sternchenanemone | Auch die Larven der Sternchenanemone sind bilateralsymmetrisch.
Ist damit die Bilateralsymmetrie der Sternchenanemone ebenfalls abgeleitet? Morphologische Studien helfen hier nicht weiter, denn auch die Larven halten es mit der Zweiseitigkeit. John Finnerty von der Universität Boston und seine Kollegen versuchten daher, die Gene des kleinen Nesseltieres zu befragen. Bewährt haben sich hier die so genannten Hox-Gene, eine Gruppe regulatorischer Erbfaktoren, die bei der Embryonalentwicklung eine entscheidende Rolle spielen und bei allen Tieren, von der Anemone bis zum Menschen, zu finden sind.

Es zeigte sich, dass während der Embryonalentwicklung der Sternchenanemone fünf Hox-Gene aktiv werden – und für einen bilateralsymmetrischen Körperaufbau sorgen. Ein weiteres Gen namens dpp (decapentaplegic), das Genetiker von ihrem Haustier, der Taufliege Drosophila melanogaster ebenfalls gut kennen, sorgt auch bei den Anemonenembryonen für die richtige Symmetrie.

Demnach wäre die Bilateralsymmetrie der Bilateria nichts Neues. Auch einige der ursprünglichen Radiata hatten wohl schon zuvor die Vorteile der Zweiseitigkeit zu nutzen gewusst.
11.05.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 11.05.2004

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