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Fischige Verwandte erklären uns den Ursprung der Menschheit

Lebende fossile Fische, die auf geradezu unheimliche Art und Weise mit dem Menschen verwandt sind, können uns zeigen, wie Wirbeltiere einst das Land erobert haben.

Syfy Lungfish

Abe Sapien, bekannt aus den Hellboy-Comics und -Filmen, ist für einen amphibischen Mensch-Fisch-Hybriden zwar äußerst intelligent, allerdings sieht er unserem nächsten fischigen Verwandten absolut nicht ähnlich (mal ganz davon abgesehen, dass Abe sowohl in einem Aquarium als auch in einem Wohnzimmer abhängen kann).

Stellt euch eher einen weniger humanoiden Zeitgenossen vor. Auch wenn es sich nicht unbedingt um einen viktorianischen Wissenschaftler handelt (der auf geheimnisvolle Rituale steht und sich in einen Ichthyosapien verwandelt), hat sich der australische Lungenfisch in den letzten 100 Millionen Jahren kaum verändert.

Es ist ein lebender Fisch, der eine sehr enge Verwandtschaft zum Menschen und allen anderen am Land lebenden Wirbeltieren aufweist. Die Sequenzierung seines riesigen Genoms verrät uns heute, dass seine Lungen zu den ersten Wirbeltieren zurückverfolgt werden können, die den Lebensraum Wasser für immer hinter sich gelassen haben. Seine Gene zeigen auch, wie sich die Gliedmaßen seiner Nachfahren entwickelt haben, um das Land zu erobern – einer der größten evolutionären Sprünge überhaupt.

Die Vorstellung, dass Fischschwärme über Nacht aus dem Wasser heraus spazieren und das Land besiedeln, ist natürlich der Stoff, aus dem Albträume bestehen. Die gute Nachricht: So ist es nicht passiert.     

„Die Evolution verläuft eher konservativ. Sie ist eher ein Tüftler und kein Ingenieur, weil die Organismen jeder Generation ‚funktionieren‘ müssen“, erläutert der Evolutionsbiologe Axel Konstanz gegenüber SYFY WIRE, der kürzlich eine Studie im Wissenschaftsjournal Nature veröffentlichte. „Von bestimmten Genen wie SAL1 und SHH ist bekannt, dass sie bei der Lungenentwicklung von Menschen und Mäusen eine Rolle spielen. Und wir konnten beweisen, dass sie das auch beim Lungenfisch tun.“

Gehen wir aber erst einmal einen Schritt zurück. Bevor etwas überhaupt geboren werden kann, erhält eine Gruppe von Genen – darunter SAL1 – bereits die Anweisungen für die Herstellung von Proteinen, aus denen das Gewebe und die Organe entstehen. SAL1 überträgt diese Informationen, indem es sich an bestimmte Bestandteile der DNA bindet. Auf diese Weise können diese Elemente andere Gene steuern, die mit der Organ- und Gewebebildung zusammenhängen. Es interagiert auch mit Proteinen, um einige potenzielle Dinge abzuschalten, die Gene tun könnten. Dadurch wird auch der Ablauf der Genexpression reguliert. SHH enthält ebenfalls Anweisungen, allerdings für die Herstellung eines anderen Proteins, welches das Wachstum, die Zellspezialisierung und die Formung des Körpers ankurbelt, insbesondere die Entwicklung des Gehirns und des Rückenmarks.

Das Genom des australischen Lungenfisches besitzt mehr als 43 Milliarden DNA-Bausteine. Es übertrifft das menschliche Genom um das 14-fache. Es handelt sich somit um das größte Tiergenom aller Zeiten. Der Lungenfisch, der auch als Neoceratodus forsteri bekannt ist, ist ein echtes lebendes Fossil, das vor etwa 100 Millionen Jahren auftauchte und sich kaum von den ausgestorbenen Ceratodus-Lungenfischen unterscheidet, die in der Devon-Periode vor etwa 420 Millionen Jahren erschienen. Es wird vermutet, dass es mindestens einen prähistorischen Lungenfischstamm gab, der das Wasser verließ und nie wieder zurückblickte.

Es war diese mysteriöse Lebensform, die alle Tetrapoden hervorbrachte, zu denen so ziemlich alles gehört, von Amphibien (was nicht weit hergeholt ist, da sich Lungenfische eher wie Salamander und weniger wie Fische verhalten) über Reptilien und Vögel bis hin zu Säugetieren – einschließlich uns. Zugegeben, Meyer glaubt nicht, dass die Definition eines Lungenfisches unbedingt dem Bild eines Fisches entspricht, das wir uns normalerweise vorstellen. 

„‚Fisch‘ ist eine ungenaue Bezeichnung“, sagt er. „Phylogenetisch gesehen, meinen wir ‚Fisch‘. Unter den sogenannten ‚Fischen‘, die es noch gibt, waren der Quastenflosser und der Lungenfisch lange Zeit Anwärter darauf, die nächsten lebenden Verwandten der Tetrapoden zu sein, was aber sehr umstritten war, bis DNA-Daten verfügbar wurden und der Lungenfisch diesbezüglich mehr Unterstützung erhielt.“

Um dieses schier unüberwindbare Genom zu durchdringen, testeten Meyer und sein Team an australischen Lungenfisch-Embryonen, wo und wann bestimmte Gene aktiviert werden. Die Gene werden insbesondere für die Entwicklung der Extremitäten und Finger bei Mäusen und Menschen verwendet. Der Nachweis, dass der Lungenfisch denselben Mechanismus nutzt, stellte den Beweis dar, dass die bei Tetrapoden bereits entdeckten Muster schon beim Lungenfisch vorhanden waren, als einer seiner Vorfahren den Übergang von der Flosse zu den Gliedmaßen vollzog. Das Team suchte auch nach Genen, die abtrünnige DNA-Segmente kontrollieren, die sich wiederholen und Genome aufblähen. Überraschenderweise passierte das nicht.  

„Es ist faszinierend, dass die Evolution die Kontrolle über die Größe der Genome nicht fester im Griff zu haben scheint. Es sollte [viel mehr] Energie erfordern, um so viel ‚nutzlose’ DNA in so vielen Zellen des Körpers herzustellen, aber das scheint nicht der Fall zu sein“, sagte Meyer. „Hier gibt es noch viel zu entdecken und zu verstehen.“            

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Dieser Artikel wurde von Stefan Turiak von Moin Moin Medien im Auftrag von SYFY.de übersetzt.

Der Originalartikel stammt von SYFY.com und wurde von Elizabeth Rayne geschrieben.