Ob es fliegt, geht oder schwimmt, fast jedes Tier hat einen Körper, der aus Spiegelbildern aufgebaut ist, wobei die linke Seite die rechte widerspiegelt. Diese Symmetrie reicht jedoch weitgehend bis in die Haut. Beim Menschen sitzt zum Beispiel das Herz links, während sich die Leber rechts wölbt.
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Seit einem Jahrhundert suchen Wissenschaftler nach dem genetischen Code, der zu einer inneren Asymmetrie im Tierreich führt, um ein vollständigeres Bild davon zu erhalten, wie sich alle Kreaturen entwickeln. Diese Gene können sogar Milliarden von Jahren bis zum letzten gemeinsamen Vorfahren zurückverfolgt werden. Jetzt glaubt ein internationales Team, es gefunden zu haben - oder zumindest einen Teil davon, dank der bescheidenen Teichschnecke.
Im Gegensatz zu den meisten Tieren tragen Schnecken ihre Asymmetrie in Form von Locken auf dem Rücken. Um das Ganze abzurunden, gehen Schnecken nicht unbedingt immer den gleichen Weg - die meisten rollen sich nach rechts, andere können sich nach links rollen.
In einer Studie, die diese Woche in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht wurde , berichten Wissenschaftler, dass das Formingen kontrollieren kann, ob Schneckenembryonen beginnen, eine links- oder rechtsgerollte Schale zu entwickeln. Durch eine einzige Änderung der Milliarden molekularer Buchstaben, die das Schneckengenom ausmachen, können die Forscher einen rechten Lockenwickler nach links verschieben.
"Man kann das Finden des Gens mit dem Finden einer Nadel im Heuhaufen vergleichen", sagt der Hauptautor Angus Davison von der University of Nottingham.
Davison und seine Kollegen kartierten das Genom von mehr als 3.000 Riesenteichschnecken oder Lymnaea stagnalis und suchten nach Unterschieden zwischen den links- und rechtswindenden Weichtieren. Sie haben zunächst eingegrenzt, wo sich das Gen von Interesse möglicherweise versteckt, und dann nach entscheidenden Unterschieden gesucht, wie gut die Gene ihre Arbeit erledigt haben, auch bekannt als Proteine, die die Biologie eines Tieres kontrollieren.
Obwohl Davison eine monumentale Aufgabe ist, sagt er, sie hätten eine Pause eingelegt. Das Team fand eine Mutation in einem Gen, die die Proteinproduktion in der Version der Schnecke gegen den Uhrzeigersinn abschaltete.
Obwohl sich die Schneckenhäuser des Teichs normalerweise im Uhrzeigersinn drehen, können sie sich auch in die entgegengesetzte Richtung drehen - mit einigen interessanten Konsequenzen. Zum einen ist es fast unmöglich, sich mit ihren rechtshändigen Kollegen zu paaren. (Fotografie von Esther de Roij und Gary McDowell, digitale Komposition von Jeremy Guay, Peregrine Creative) "Wir hatten wirklich Glück, denn es stellt sich heraus, dass die Mutation die Funktion des Gens ausschaltet", erklärt er. Dies ist nicht immer der Fall. Obwohl ein mutiertes Gen schändlich klingt, haben die meisten dieser natürlichen Veränderungen im Genom keinen großen Einfluss auf ihre Wirte. In diesem Fall verhinderte jedoch eine geringfügige Änderung des fraglichen Gens - Formin - den Aufbau von Proteinen.
Die Wissenschaftler versuchten dann, die Entwicklung von Babyschnecken zu verändern, indem sie die Schneckenembryonen mit einem Anti-Formin-Medikament behandelten. Wie erwartet hat das Medikament die Schnecken, die sich normalerweise im Uhrzeigersinn drehen, in die entgegengesetzte Richtung gedreht.
Keine der umgekehrten Schnecken überlebte die Behandlung. Der genaue Grund hierfür ist noch nicht bekannt, da einige Schnecken naturgemäß gegen den Uhrzeigersinn gewellt sind. "Es ist jedoch sehr schwierig, die Asymmetrie zu ändern, ohne auch andere wichtige Funktionen zu ändern", sagt Davison. Und Formin ist ein Gen, von dem zuvor festgestellt wurde, dass es beim Aufbau von Zellgerüsten bei allen Tieren hilft. Änderungen des Gens könnten tödliche Folgen für die Zellen haben.
Das Team war neugierig, ob dieses Gen für die Asymmetrie anderer Organismen wichtig sein könnte, behandelte die Entwicklung von Froschembryonen mit demselben Anti-Formin-Medikament und erzielte ähnliche Ergebnisse - einige Frösche ließen ihr Herz auf der "falschen" Seite ihres Körpers wachsen. Dies deutet darauf hin, dass die Asymmetrie, die in vielen weiteren Spezies lauert, zumindest teilweise auch durch das Formin-Protein kontrolliert werden kann.
Diese Studie deckt mehr als ein Jahrhundert voller Intrigen rund um die Schneckenhäuser ab.
Der Pathologe Arthur Edwin Boycott und sein Freund, der Amateur-Naturforscher Captain C. Diver, veröffentlichten 1923 die Entdeckung einer genetischen Kontrolle für das Verdrehen von Schneckenschalen, die auf der Zucht von Schnecken in Gläsern basiert. Im Gegensatz zu den vererbten Genen für die Augenfarbe des Menschen enthält eine Schnecke, die sich nach rechts kräuselt, jedoch nicht unbedingt ein Formin-Gen, das sich nach rechts kräuselt.
Danach dauerte es fast 60 Jahre, bis Wissenschaftler herausgefunden hatten, wie dies funktioniert. Es stellt sich heraus, dass die Wellung der Schnecke durch eine Substanz kontrolliert wird, die die Schneckenmutter - ein häufig benutzter Begriff, da Schnecken Hermaphroditen sind - im Innern des Eies oder im Zytoplasma enthält. Diese Substanz veränderte das sich entwickelnde Baby und beeinflusste seine Richtung der Wellung.
"Das war vor 34 Jahren", sagt der an der Studie nicht beteiligte Biologe Richard Palmer.
Betreten Sie Davison und seine Kollegen. Mit modernen Labortechniken identifizierte das Team nicht nur das Gen, sondern stellte auch fest, dass winzige subzelluläre Asymmetrien erkannt werden können, wenn der Embryo nur zwei Zellen groß ist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es ein universelles System gibt, das die Asymmetrie auf Makroebene steuert, sagt Palmer.
Nachdem er von der Entdeckung erfahren hatte, fasste seine Antwort mit einem Wort die lange Suche zusammen: „Endlich.“
Der Fall ist jedoch noch nicht vollständig abgeschlossen. Die Kontrolle des Gens über das Aufwickeln gilt nicht für alle Landschnecken, und es stellt sich die drängende Frage, warum Schnecken im Gegensatz zu Menschen nicht alle die gleiche asymmetrische Präferenz aufweisen und sich gleichmäßig in dieselbe Richtung kräuseln, sagt Palmer.
Formin ist wahrscheinlich nur eines in einer Reihe von Genen, die die Symmetrie zwischen Tieren steuern, sagt Davison. Aber jetzt, wo sie endlich dieses Gen im Visier haben, hofft das Team, dass diese kleinen Locken ihnen helfen werden, herauszufinden, warum wir alle ein wenig aus dem Gleichgewicht geraten.
Die Wissenschaftler waren überrascht festzustellen, dass im Gegensatz zur Teichschnecke Änderungen am Formingen die Richtung der Locken dieser japanischen Landschnecke nicht zu steuern scheinen. (Esther de Roij)
