Gehirne sind wie Schwämme, die neue Informationen schlürfen. Aber Schwämme können auch ein bisschen wie Gehirne sein.
Schwämme, die sehr weit entfernte evolutionäre Verwandte des Menschen sind, haben kein Nervensystem. Aber eine detaillierte Analyse von Schwammzellen zeigt, was nur ein Echo unseres eigenen Gehirns sein könnte: Zellen, die Neuroide genannt werden, die durch die Verdauungskammern des Tieres kriechen und Botschaften aussenden, berichten Forscher am 5. November Wissenschaft.
Der Befund gebe nicht nur Hinweise auf die frühe Evolution komplizierterer Nervensysteme, sondern wirft auch viele Fragen auf, sagt der Evolutionsbiologe Thibaut Brunet vom Pasteur-Institut in Paris, der nicht an der Studie beteiligt war. „Das ist erst der Anfang“, sagt er. „Es gibt noch viel mehr zu entdecken.“
Die Zellen lauerten darin SPongilla Lacustris, ein Süßwasserschwamm, der in Seen der nördlichen Hemisphäre wächst. „Wir nennen es scherzhaft die Godzilla der Schwämme“ wegen des Reims mit Spongilla, sagt Jacob Musser, Evolutionsbiologe in Detlev Arendts Gruppe am European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg.
So einfach sie sind, diese Schwämme haben eine überraschende Komplexität, sagt Musser, der half, die Schwämme mit Farbschabern von einem metallenen Fährdock zu lösen. “Sie sind so faszinierende Kreaturen.”
Mit der Beschaffung von Schwämmen suchten Arendt, Musser und Kollegen nach Genen, die in einzelnen Schwammzellen aktiv sind, und kamen schließlich zu einer Liste von 18 verschiedenen Zellarten, von denen einige bekannt und andere unbekannt waren. Einige dieser Zellen verwendeten Gene, die für evolutionär ausgereiftere Nervenzellen essentiell sind, um Nachrichten in Form von kleinen Klumpen aus Zellmaterial, den sogenannten Vesikeln, zu senden oder zu empfangen.
Eine solche Zelle, Neuroid genannt, erregte die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler. Als sie sahen, dass diese Zelle die Gene nutzt, die an der Signalübertragung von Nervenzellen beteiligt sind, haben die Forscher genauer hingeschaut. Ein Blick durch ein konfokales Mikroskop zeigte einen unerwarteten Ort für die Zellen, sagt Musser. „Wir haben erkannt: ‚Mein Gott, sie sind in den Verdauungskammern.’“
Große, kreisförmige Verdauungsstrukturen, die als Choanozytenkammern bezeichnet werden, helfen dabei, Wasser und Nährstoffe durch die Kanäle von Schwämmen zu transportieren, teilweise durch Schlagen haarähnlicher Zilienanhänge (SN: 3/9/15). Neuroide schwebten um einige dieser Zilien herum, fanden die Forscher heraus, und einige der Zilien in der Nähe von Neuroiden waren in Winkeln gebogen, die darauf hindeuteten, dass sie sich nicht mehr bewegten.
Das Team vermutet, dass diese Neuroide Signale an die Zellen sendeten, die den Schwamm füttern sollten, möglicherweise mithilfe von Vesikeln, um die Bewegung der normalerweise wellenförmigen Zilien zu stoppen. Wenn ja, wäre das ein ausgeklügeltes Maß an Kontrolle für ein Tier ohne Nervensystem.
Der Befund deutet darauf hin, dass Schwämme Teile von Kommunikationssystemen verwenden, die letztendlich zusammengekommen sind, um als Gehirne anderer Tiere zu arbeiten. Das Verständnis der Details könnte Hinweise darauf geben, wie sich das Nervensystem entwickelt hat. „Was hatten Tiere, bevor sie ein Nervensystem hatten?“ fragt Musser. „Es gibt nicht viele Organismen, die uns das sagen können. Schwämme sind einer von ihnen.“