Eine vom IBE geleitete Forschungsarbeit erklärt, wie sich Meerestiere vor 200 Millionen Jahren an das Leben an Land angepasst haben. Eine vom Institut für Evolutionsbiologie (IBE) geleitete Studie zeigt, dass Meereswürmer ihr Genom in tausend Stücke zerbrachen, um es radikal anders wieder zusammenzusetzen, als sie vor 200 Millionen Jahren an Land kamen – ein Evolutionsmechanismus, den Darwins Theorie nicht berücksichtigt hat.
Die Entdeckung, die in der Zeitschrift Nature Ecology and Evolution veröffentlicht wurde, basiert auf einer vergleichenden Genomstudie von Regenwürmern und ihren Meeresverwandten, wie das IBE am Mittwoch mitteilte.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass Würmer, um sich vom Meer an das Land anzupassen, einen Mechanismus der „genomischen Unordnung” anwendeten, der dem bei der Entstehung von Krebs ähnelt. Dies könnte sowohl Aufschluss über den evolutionären Ursprung der terrestrischen Biodiversität geben als auch zur menschlichen Gesundheit beitragen.
Im Jahr 1859 stellte sich Charles Darwin die Evolution als einen langsamen und schrittweisen Prozess vor, bei dem Arten im Laufe der Zeit kleine Veränderungen ansammeln.
Er war jedoch selbst überrascht, als er die Fossilienfunde untersuchte und keine fehlenden Glieder fand, also jene Zwischenformen, die seine Theorie der allmählichen Evolution hätten bestätigen müssen.
Der Mangel an Zwischenformen veranlasste die Paläontologen Stephen Jay Gould und Niles Eldredge 1972 dazu, die Theorie des punktuellen Gleichgewichts vorzuschlagen, wonach sich Arten nicht langsam verändern, sondern über Millionen von Jahren stabil bleiben und dann plötzlich kurze und radikale Evolutionssprünge machen.
Nun weist ein Forschungsteam unter der Leitung des IBE, einem gemeinsamen Zentrum des Obersten Rates für wissenschaftliche Forschung (CSIC) und der Universität Pompeu Fabra (UPF), erstmals auf einen Mechanismus der schnellen und massiven genomischen Reorganisation hin, der beim Übergang der Tiere vom Meer an Land vor 200 Millionen Jahren eine Rolle gespielt haben könnte.
Das Team hat nachgewiesen, dass marine Anneliden (Würmer) ihr Genom von Grund auf umgestaltet haben, sodass es nicht mehr wiederzuerkennen war, als sie die Ozeane verließen und an Land gingen.
Die Beobachtungen deuten darauf hin, dass diese abrupten Veränderungen im Genom bei der Anpassung der untersuchten Tiere an terrestrische Lebensräume eine Rolle gespielt haben könnten.
Den Forschern zufolge könnte dieser identifizierte genetische Mechanismus das Verständnis der Evolution der Tiere verändern und die bisher bekannten Gesetze der Genom-Evolution auf den Kopf stellen.
Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, hat das Team erstmals das Genom mehrerer Regenwürmer in hoher Qualität sequenziert und mit denen anderer verwandter Annelidenarten (Blutegel und marine Anneliden) verglichen.
Eine Reise mehr als 200 Millionen Jahre zurück
Mit der gleichen Präzision, mit der menschliche Genome sequenziert werden, gelang es dem Team, mehr als 200 Millionen Jahre in die Vergangenheit zu reisen, als die Vorfahren der sequenzierten Arten lebten.
„Dies ist eine für das Leben auf unserem Planeten entscheidende Evolutionsphase, da viele Arten, wie Würmer oder Wirbeltiere, die im Ozean lebten, damals zum ersten Mal festen Boden betraten”, erklärt Rosa Fernández, leitende Forscherin der Gruppe für Phylogenomik und Evolution tierischer Genome am IBE.
Mögliche Auswirkungen auf Krebs
Die Ergebnisse dieser Studie eröffnen neue Möglichkeiten, die Bedeutung dieser extremen genetischen Umstrukturierung für die menschliche Gesundheit besser zu verstehen, da dieser Mechanismus bereits zuvor bei der Entstehung von Krebs beobachtet wurde.
Den Forschern zufolge besteht der einzige Unterschied darin, dass diese genomischen Brüche und Umstrukturierungen bei Würmern toleriert werden, während sie beim Menschen zu Krankheiten führen.
