Neue Forschungsergebnisse in der Fachzeitschrift „Nature“ helfen dabei, das Rätsel zu lösen, warum Seesterne ihre Sternform haben. Aber es bleibt noch ein weiteres Rätsel.
Einfach ausgedrückt scheint der Seestern, auch Seestern genannt, größtenteils nur ein Kopf zu sein. Die molekulare Analyse seiner Gene legt nahe, dass seine Vorfahren sich entwickelt haben, um ihren Stamm zu verlieren.
Die Studie zeigt, wie Fortschritte in der Genetik es Forschern ermöglichen, die Komplexität des Lebens auf der Erde wie nie zuvor zu erforschen. In diesem Fall hat es dazu beigetragen, ein jahrhundertealtes zoologisches Rätsel um eines der rätselhaftesten Lebewesen auf dem Planeten zu lösen. Schon der Name „Seestern“ ist irreführend, da es sich bei dem Tier technisch gesehen nicht um einen Fisch handelt.
„Wir nennen sie Arme des Seesterns, weil wir es gewohnt sind, die Dinge, die aus dem Körper herausragen, als Arme und Beine zu betrachten“, sagte Daniel Rokhsar, Professor an der University of California in Berkeley, der die Studie mitverfasst hat die Zeitschrift Nature. „Das ist unsere eigene anthropomorphe Perspektive.“
Aber diese neue Forschung zeigt, dass „Arm“ für Seesterne „ein falsch verwendeter Begriff“ ist, fügte er hinzu.
Es gab mehrere Hypothesen darüber, wie Seesterne haben ihre unterschiedlichen Körper entwickelt, und „im Grunde entspricht keiner von ihnen der Realität“, sagte Laurent Formery, ein Entwicklungsbiologe an der Stanford University, der die Forschung leitete.
Den Seestern auf den Kopf stellen
Bei den meisten anderen Tieren, vom Wal bis zur Maus, lässt sich leicht erkennen, welches Ende der Kopf und welches der Schwanz ist. Biologen nennen diese Lebewesen bilateral symmetrisch, was bedeutet, dass ihre linke und rechte Seite spiegelbildlich sind.
„Die meisten Tiere, die wir kennen und lieben, haben diese Form“, sagte Rokhsar.
Aber Seesterne und ihre Verwandten wie Seeigel und Sanddollars sind schwieriger zu beobachten. Diese Tiere, Stachelhäuter genannt, haben eine fünfzählige Symmetrie, was bedeutet, dass ihr Körper in fünf gleiche Abschnitte unterteilt werden kann.
Zoologen haben lange damit zu kämpfen, die Körperpläne von Seesternen nachzuvollziehen und andere Stachelhäuter mit denen der meisten anderen Tiere. Welcher Teil der „Kopf“ und welcher sein „Schwanz“ ist, konnte niemand erraten. Viele Wissenschaftler schrieben Seesterne als kopflose Tiere ab.
„Sie sehen die Stachelhäuter und fragen sich: ‚Wer hat das bestellt?‘“, sagte Rokhsar.
Umso verwirrender wird das Rätsel dadurch, dass Seesterne es trotz ihres seltsamen Aussehens nicht sind Das entfernt mit dem Menschen verwandt und hat einen gemeinsamen Vorfahren vor 600 Millionen Jahren. Seesternlarven sind wie Menschen tatsächlich bilateral symmetrisch. Baby Seesterne schaukeln wochen- bis monatelang im Meer, bevor sie plötzlich ihre Körper in die fünffache Form eines Erwachsenen umgestalten.
Für ihre Studie verwendeten Formery und sein Team zwei Techniken, um genau zu bestimmen, wie Gene im Körper einer Seesternart namens Fledermausstern ausgedrückt werden. Eine Technik bestand darin, einen Seestern in einer fluoreszierenden Sonde zu inkubieren, die an bestimmten Abschnitten der RNA haftete. Die andere Aufgabe bestand darin, einen Seestern in dünne Stücke zu schneiden, die RNA in jedem Stück zu sequenzieren und das Lebewesen auf einem Computer in eine dreidimensionale Karte zu rekonstruieren.
Das Team konzentrierte sich auf Gene, von denen bekannt ist, dass sie bei anderen Tieren mit Kopf, Rumpf und Schwanz assoziiert sind, und entdeckte, dass Seesterne aus Zellen bestehen, die genetisch gesehen fast ausschließlich aus Köpfen bestehen.
Wie Thurston Lacalli von der University of Victoria in Kanada es in einem begleitenden perspektivischen Artikel in Nature ausdrückte, ist der Seestern wie ein „körperloser Kopf, der auf seinen Lippen über den Meeresboden läuft“.
„Es ist eine elegante und überzeugende Studie mit wichtigen Implikationen für die Evolutionsgeschichte von Seesternen und anderen Stachelhäutern“, sagte Imran Rahman, ein Paläontologe am Natural History Museum in London, der nicht an der Forschung beteiligt war.
Er fügte hinzu, dass Paläontologen wie er jetzt den reichen Fossilienbestand von Seesternen durchforsten müssen, um herauszufinden, wie sie ihren Rumpf verloren haben. „Letztendlich könnte uns dies ermöglichen, die Abfolge evolutionärer Veränderungen aufzudecken, die zur Entstehung des kopfähnlichen Körperbaus geführt haben“, sagte Rahman.
Aufgrund der sinkenden Kosten und der zunehmenden Geschwindigkeit der Gensequenzierung konnte das Forschungsteam dieser seit langem bestehenden Frage zum Körper eines Seesterns nachgehen.
„Wir hatten nicht die nötigen Werkzeuge“, sagte Christopher Lowe, ein weiterer Co-Autor der Studie aus Stanford. „Wir sind gerade an einem Punkt angelangt, an dem wir diese Fragen auf eine Weise beantworten können, die noch vor fünf Jahren ziemlich schwierig war.“
Zu den Geldgebern der Studie gehören das Chan Zuckerberg Biohub in San Francisco, eine gemeinnützige medizinische Wissenschaftsorganisation, die von Facebook-Mitbegründer Mark Zuckerberg und seiner Frau Priscilla Chan finanziert wird, sowie die NASA, die daran interessiert ist, wie sich Leben auf anderen Planeten entwickeln könnte.
Der nächste Schritt, so das Team, bestehe darin, die Körperbaupläne von Seeigeln, Seegurken und anderen zu untersuchen Seestern Verwandte.
„Keine einzelne Art hat alle Antworten“, sagte Zak Swartz, ein Wissenschaftler der University of Chicago, der Seesterne untersucht Entwicklung, war aber an der jüngsten Studie nicht beteiligt.
„Und es bleibt eine große offene Frage: Was ist der Ursprung der fünfzähligen Symmetrie?“ er fügte hinzu. „Und warum die Nummer fünf?“
Dieser Artikel ist Teil von Animalia, einer Kolumne über die seltsame und faszinierende Welt der Tiere und die Art und Weise, wie wir sie schätzen, gefährden und von ihnen abhängig sind.