Die ersten Zellen, die in der Ursuppe entstanden waren wahrscheinlich heutigen bakteriellen Lebensformen vergleichbar, aus denen sich dann in unzähligen Schritten komplexere Einzeller und später Mehrzeller entwickelten. Doch wie kam es zum ersten mehrzelligen Organismus, der als unser Vorfahre angesehen werden könnte.
Dieser Frage sind Forscher nun einen Schritt näher gekommen, indem sie ein bakterielles Molekül identifizieren konnten, dass einen einzelligen Flagellaten dazu bewegt, Kolonien auszubilden.

“Der Anfang ist eine delikate Angelegeheit” und schon sehr lange her, deshalb ist er auch sehr schwer zu erforschen. Man geht davon aus, dass sich eines Tages in der Ursuppe unseres Planeten zufällig ein Kompartiment mit einer Membran umschlossen gebildet hat, das irgendeine Form von selbstreplizierendem Genom-Vorläufer beinhaltete. Diese Urzelle begann dann, kodiert durch ihr Genom, Urproteine zu bilden und einen Urmetabolismus zu betreiben und sich selbst zu replizieren. Ab diesem Punkt ist das Gebilde wohl als “Leben” zu bezeichnen.
Durch Evolution kamen weitere Bausteine hinzu, das Ganze wurde komplexer und irgendwann begannen die Ureinzeller auch Erbinformationen untereinander auszutauschen, der Beginn der sexuellen Fortpflanzung, bei welcher vorteilhafte Eigenschaften weitergegeben werden können.
Die ersten Bakterien begannen dann weiter Komplexität anzuhäufen und irgendwann kam es zur sogenannetn Endosymbiose, bei der wahrscheinlich ein Bakterium ein anderes aufgenommen hat und anstatt dieses zu verdauen, es in seiner Funktion adaptiert hat. Dabei entstanden die Mitochondrien und Chloroplasten der Eukarionten.
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Ein heute noch lebender einzelliger Eukariont ist der Choanoflagellat (Bild: Wikipedia), also ein freischwimmender Organismus, der sich mit Hilfe von Flagellen, dich bewegenden Schwimmhaaren, fortbewegt. Und diese “Tierchen” werden gerne als Modell für die Entwicklung von mehrzelligen Organismen verwendet, da sie unter bestimmten Bedingungen Kolonien ausbilden, sogenannte Rosetten.
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Flagellatenkolonie (Bild: Wikipedia)
Doch wie es dazu kommt, war bisher nicht vollständig aufgeklärt. Die Geschichte begann mit der Beobachtung, dass Antibiotika, zugesetzt zu Choanoflagellat-Kulturen, um die ständig vorkommenden Kontaminationen mit Bakterien zu kontrollieren, die Kolonienbildung der Flagelaten inhibierte. Daraufhin wurden die Bakterien der Flagellatenkulturen genauer untersucht, und man fand über 60 verschiedene Bakterienstämme, die in der ursprünglichen Flagellatenkultur vorkamen. Um den Einfluss der verschiedenen Bakterienstämme untersuchen zu können wurden diese einzeln und in Reinform zu Flagellatenkulturen gegeben und der Einfluss auf dei Kolonienbildung untersucht.
Dabei stellte sich heraus, dass nur eine einzige Bakterienart die Flagellaten zur Kolonienbildung anregte, eine neuentdeckte Spezies namens Algoriphagus machipongonensis.
In Einzelstoffuntersuchungen konnten die Forscher ein bakterielles Lipid identifizieren, dass deie Flagellaten alleine zur Kolonienbildung stimulierte, ein sulpholipid, dass sie Rosette-Inducing Factor 1 (RIF-1) nannten. Lipide sind aus verschiedensten Signalwegen als Botenstoffe bekannt und die Flagellaten können RIF-1 in enorm niedrigen Konzentrationen wahrnehmen und mit Kolonienbildung antworten.

Ein faszinierender neuer Einblick in die Entwicklung mehrzelliger Organismen, auch weil die Choanoflagellaten zu entfernten Vorfahren der Tiere zählen. Als sich die ersten mehrzelligen Eukarioten bildeten, lebten diese in der Nachbarschaft gigantischer Mengen an Bakterien, von denen sie sich wahrscheinlich ernährten und daher von der “Wahrnehmung” veränderter Umwelt- und Beutebedingungen profitiert hätten.

R. Alegado et al., “Bacterial regulation of colony development in the closest living relatives of animals,” eLife, citation to be confirmed, 2012.
http://kinglab.berkeley.edu/wp-content/uploads/2007/11/28_1_merged_1342560833_REV.pdf

Kommentare (5)

  1. #1 Spaceman Spiff
    August 16, 2012

    Interessant währe noch zu untersuchen wem diese Kolonienbildung wie nützt? Die hohe Sensitivität von Choanoflagellaten auf RIF-1 und die spezifische aussonderung ebendieses von Algoriphagus machipongonensis deuted darauf hin dass beide etwas von der Kolonienbildung haben.

  2. #2 Künstler
    August 17, 2012

    Von dem, was ich verstanden habe, schließe ich, dass das ein hochinteressanter Artikel ist. Jetzt stehen vor mir einige Stunden der Recherche, um diese ganzen mir noch nicht bekannten Fachbegriffe zu verstehen. Deshalb ein Wunsch an “science meets society”: Würdet ihr vielleicht bitte am Ende des Artikels eine alltagssprachliche Zusammenfassung anfügen?

  3. #3 Künstler
    August 17, 2012

    … abo vergessen

  4. #4 nermd
    August 17, 2012

    Hallo Künstler,

    was genau ist denn nicht genügend ausformuliert? Ich finde eigentlich das der Artikel sehr klar und verständlich geschrieben ist. Wo happerts denn? Ich hab jetzt nochmals den Artikel überflogen und die einzigen Begriffe die nicht extra in einem Nebensatz erklärt wurden sind Eukaryont, Mitochondrien, Chloroplasten und Lipid.
    Also, Eukaryonten sind Zellen mit einem echten Zellkern und semi-autonomen Zellorganellen – hier wird also von z.b Bakterien abgegrenzt welche weder Zellkern noch “echte” Zellorganellen besitzen.
    Womit wir auch schon bei den Mitochondrien und Chloroplasten wären, das sind nämlich genau solche semi-autonomen Zellorganellen (sie besitzen ein eigenes Genom und replizieren sich selbst, können aber trotzdem nicht eigenständig leben). Diese kommen also nur in Eukaryonten vor! Und ohne all zu viel ins Detail gehen zu wollen ganz kurz zusammengefasst: Mitochondrien dienen der Zellatmung, sie verbrauchen Sauerstoff und organische Verbindungen und erzeugen dabei ATP – einen universellen Energieträger in unserem Körper [sehr sehr stark vereinfacht – eigentlich ist das ein mehrstufiger Prozess]. Chloroplasten sind für die Photosynthese bei Pflanzen zuständig!
    Lipide sind vereinfacht gesagt Moleküle welche stark hydrophob sind – man bezeichnet diese auch als Fette.

    LG

  5. #5 Felix Bohne
    August 20, 2012

    @Künstler und nermd
    als Naturwissenschaftler tu ich mich manchmal schwer die Fachausdrücke weg zu lassen, werde mich weiter bemühen.
    Und vielen Dank fü die Erläuterungen nermd!
    Beste Grüsse