Der Übergang der Wirbeltiere vom Wasser ans Land ist ein Meilenstein der Evolution. Ein Team der Harvard University hat nun herausgefunden, dass eine einzige genetische Veränderung ausreichte, um eine Flosse zu einer Gliedmaße zu formen.
Die Wissenschaftler untersuchten Mutationen an den Brustflossen von Zebrafischen. Im Unterschied zu Gliedmaßen mit komplexen Knochenstrukturen und Gelenken sind Zebrafischflossen relativ einfach gebaut. Eine kleine genetische Veränderung führte jedoch zu einem gliederähnlichen Muster mit zusätzlichen Knochen, Muskeln und Gelenken.
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"Es war unglaublich, dass allein eine Mutation völlig neue Knochen und Gelenke erzeugen konnte", erklärt Dr. M. Brent Hawkins, Erstautor der Studie.
Analysen zeigten, dass Mutationen in einem der Gene vv2 oder waslb diese Veränderung unabhängig voneinander auslösen können.
"Man braucht keine Mutationen in Muskel-, Gelenk- und Knochengenen – das System koordiniert alles nahtlos", so Seniorautor Dr. Matthew Harris, außerordentlicher Professor für Genetik an der Harvard Medical School und Orthopädie am Boston Children’s Hospital.
Zebrafische zählen zu den Knochenfischen, einer vielfältigen Gruppe mit über 30.000 Arten wie Aalen, Goldfischen, Makrelen oder Seepferdchen. Trotz großer Unterschiede in Form, Größe und Habitat sind ihre Brustflossen auffallend ähnlich. Diese Studie zeigt: Knochenfische haben trotz allem eine latente Fähigkeit zur Gliedmaßenbildung behalten.
Die Gliedmaßenentwicklung bei Tetrapoden – also vierbeinigen Tieren wie Amphibien, Reptilien, Dinosauriern, Vögeln und Säugetieren – war entscheidend für den Landgang.
Beim Übergang von Flosse zu Gliedmaße entstanden komplexe Knochen, die endenlos ineinandergreifen. Bei Teleostei vereinfachte sich die Struktur: Statt endständiger Knochen gibt es proximale radiale Knochen, die seitenweise angeordnet sind.
Ob die neuen Knochen die Fortbewegung der mutierten Zebrafische beeinflussen, bleibt offen – das ist der nächste Forschungsansatz. "Normalerweise fehlen die Strukturen für Landbewegungen", sagt Harris. "Interessant wäre, ob unser Mutant auf einer Plattform einen angepassten Gang zeigt."
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