Das Plattentier Trichoplax, ein einfacher Organismus, steht im Mittelpunkt neuer Forschungsergebnisse der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Laut den aktuellen Studien ist Trichoplax ein Modellorganismus für die Erforschung der evolutionären Ursprünge tierischer Lebensprozesse. Mit einer Größe von nur wenigen Millimetern und dem Fehlen echter Organe oder eines Nervensystems interagiert Trichoplax jedoch bemerkenswert effektiv mit Bakterien.

Ein besonders interessantes Merkmal ist ein hochwirksames Enzym, ein Lysozym vom goose-Typ (GH23), das eine Schlüsselrolle bei der Verdauung und dem Abbau bakterieller Nahrung spielt. Forschende des Zoologischen Instituts haben nachgewiesen, dass dieses Lysozym sowohl hoch aktiv ist als auch breit verwendet wird, was die evolutionäre Relevanz unterstreicht.

Die Rolle des horizontalen Gentransfers

Die Studie befasst sich auch mit dem Ursprung des Lysozyms, das ursprünglich aus Bakterien stammt und durch einen Prozess namens horizontaler Gentransfer (HGT) auf frühe tierische Vorfahren übertragen wurde. Der HGT stellte sich als eine bedeutende evolutionäre Kraft heraus, die das Genom ständig umgestaltet. HGT unterscheidet sich von der vertikalen Übertragung durch Vorfahren und Nachkommen: Es ermöglicht den Austausch genetischen Materials zwischen unterschiedlichen Organismen und kann tiefgreifende Auswirkungen auf die Evolution haben.

Forschungsarbeiten zeigen, dass der Gentransfer mindestens vor 600 Millionen Jahren, also vor der Entstehung bilateral-symmetrischer Tiere, stattfand. Dieses Enzym ist Teil eines antibakteriellen Mechanismus, der im tierischen Stammbaum früher verankert ist als bislang angenommen, und verdeutlicht, wie tief HGT in der Entwicklungsgeschichte von Organismen verwurzelt ist.

Forschung und moderne Methoden

Die Kieler Forschenden verwendeten moderne Techniken, einschließlich Massenspektrometrie und biochemischer Verfahren, um das placozoische Lysozym PLys zu charakterisieren. Interessanterweise wird PLys gezielt in Zellen der Unterseite von Trichoplax produziert, um eine effiziente Nahrungsaufnahme zu gewährleisten. Darüber hinaus wird der pH-Wert im Meerwasser aktiv angepasst, um die Wirksamkeit des Lysozyms zu optimieren.

Die Studie ist nicht nur bedeutend für das Verständnis der tierischen Abwehrmechanismen, sondern auch für das Konzept des Lebensbaums, das durch HGT und Methoden zur Berücksichtigung dieser Transfers komplexer geworden ist. Mikroben können DNA aus verschiedenen Quellen erwerben, und die Genomsequenzierung hat die Rolle von HGT in der Evolution verdeutlicht. Mechanismen wie Transformation, Konjugation und Transduktion sind essentielle Methoden, durch die dieser Austausch stattfindet und die das Verständnis der Evolution revolutionieren.

Die Ergebnisse aus Kiel sind auch Teil eines größeren Forschungstrends, der die Ursprünge und Entwicklung tierischer Lebensformen beleuchtet und durch den Sonderforschungsbereich (SFB) 1182 gefördert wird. Damit zeichnen sich aktuelle Untersuchungen nicht nur durch die Suche nach grundlegenden biologischen Mechanismen aus, sondern sie bieten auch neue Einsichten in die komplexen Wechselwirkungen innerhalb von Ökosystemen.