- Die Forschung zeigt, dass genetische Variationen die Drehrichtung der Schneckenschalen bestimmen.
- Die gleichen zellulären Mechanismen erzeugen links-rechts Asymmetrie in verschiedenen Arten.
- Links- und rechtsdrehende Schnecken können innerhalb derselben Population kreuzen und Gene austauschen.
- Variationen im Myosin beeinflussen nicht die normale Entwicklung der Schnecken und eröffnen neue Forschungsrichtungen.
Eine kleine genetische Variation kann eine Schnecke in das Spiegelbild einer anderen verwandeln. Forscher, die die japanische Landlungenschnecke untersuchen, haben nun ein Gen identifiziert, das dazu beiträgt, ob ihre Schalen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht sind, und liefern neue Hinweise darauf, wie Tiere ihre links-rechts Entwicklung gestalten. Diese Studie wurde von Forschern der University of Nottingham und der Tohoku University in Japan geleitet und untersuchte wilde Euhadra-Schnecken, um die biologischen Mechanismen dieses Phänomens, das als Chiralität bekannt ist, zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen, dass winzige Variationen in dem Gen, das für das Protein Myosin verantwortlich ist, dazu führen können, dass gesunde Schnecken eine entgegengesetzte Körperstruktur aufweisen.
Genetische Variationen und biologische Asymmetrie
Diese Entdeckung könnte Wissenschaftlern auch helfen, ein umfassenderes biologisches Rätsel zu erforschen: Wie die gleichen grundlegenden zellulären Mechanismen in den meisten Tieren eine konsistente links-rechts Asymmetrie erzeugen und gleichzeitig einigen Arten die Entwicklung zu Spiegelbildern voneinander ermöglichen.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht, mit dem Titel "Eine alte Polymorphismus in Myosin I a/b bestimmt die chiralität der japanischen Euhadra-Schnecke", und bestätigt, dass natürliche Variationen im Myosin-Gen die Grundlage für die Unterschiede sind. Myosin-Proteine helfen Zellen, sich zu bewegen, ihre Form zu ändern und mit ihrer unterstützenden inneren Struktur zu interagieren. Die Forscher glauben, dass kleine Veränderungen im Protein die Art und Weise beeinflussen, wie Zellen in der frühen Embryonalentwicklung verdreht werden. Diese anfängliche Bewegung bestimmt die Drehrichtung der Schneckenschale und die Entwicklung ihrer inneren Anatomie.
Die meisten Schneckenschalen drehen sich nach rechts, was als rechtsdrehend bezeichnet wird; während linksdrehende Schnecken als linksdrehend beschrieben werden. Obwohl diese beiden Formen wie Spiegelbilder erscheinen, ist dieser Unterschied nicht nur eine Frage des Aussehens: Ihre inneren Organe und Fortpflanzungsanatomie können ebenfalls auf entgegengesetzten Seiten angeordnet sein.
Herausforderungen bei der Fortpflanzung und dem Genaustausch
Das Forschungsteam stellte fest, dass beide Formen der japanischen Euhadra-Schnecke normal entwickeln und keine Anomalien aufweisen, die mit umgekehrter Körperasymmetrie in anderen Arten verbunden sind. Diese beiden genetischen Variationen sind auch relativ alt, was darauf hinweist, dass dieser Unterschied über evolutionäre Zeiträume hinweg bestehen bleibt. Die Forscher fanden auch heraus, dass natürliche Selektion einen Einfluss auf die linksdrehende Form hatte. Eine Herausforderung in der Studie war, dass spiegelbildliche Schnecken möglicherweise Schwierigkeiten bei der Fortpflanzung haben. Da ihre Fortpflanzungsorgane möglicherweise auf entgegengesetzten Seiten liegen, wird das Paaren schwierig. Die Forscher entdeckten in einem Tal in Japan eine Population, in der links- und rechtsdrehende Schnecken sich paaren und Gene austauschen können.
Dies gab dem Forschungsteam die Möglichkeit zu untersuchen, wie diese beiden Formen innerhalb derselben Population bestehen bleiben, anstatt sie als isolierte Gruppen zu betrachten.
Diese Entdeckungen unterscheiden sich von den Beobachtungen, die die Forscher bei Teichschnecken gemacht haben. Bei diesen Tieren kann eine Mutation in einem anderen Gen linksdrehende Individuen erzeugen, was jedoch auch mit Entwicklungsanomalien verbunden ist. Bei der japanischen Euhadra erzeugt die Myosin-Variation entgegengesetzte Formen, ohne offensichtliche Entwicklungsprobleme. Diese Studie bietet einen nützlichen Ansatz zur Untersuchung eines langfristigen Problems in der Biologie: Wie Organismen konsistente links-rechts Körperanordnungen etablieren. Zum Beispiel befindet sich das Herz des Menschen normalerweise auf der linken Seite, während andere innere Organe spezifische Positionen einnehmen. Obwohl Umkehrungen auftreten können, sind diese Fälle weitaus seltener als die natürlichen Variationen dieser Schnecken, und einige Fälle sind auch mit Entwicklungsanomalien verbunden.
Das Verständnis, wie Myosin-Variationen gesunde spiegelbildliche Schnecken erzeugen, könnte Wissenschaftlern helfen, die zellulären Prozesse zu identifizieren, die die links-rechts Asymmetrie in verschiedenen Tieren festlegen.
Diese Entdeckung bedeutet jedoch nicht, dass dieselben genetischen Variationen die Positionen der Organe bei Menschen bestimmen. Die Forscher weisen darauf hin, dass eine wichtige Frage bleibt: Wie können Zellen unter denselben grundlegenden molekularen Chiralitäten Körper erzeugen, die sich in entgegengesetzte Richtungen entwickeln? Die japanische Euhadra-Schnecke bietet eine seltene Gelegenheit, dieses Rätsel zu untersuchen.
Die genetische Bedeutung der Drehrichtung von Schneckenschalen
Diese Studie zeigt, wie genetische Variationen die Drehrichtung der Schneckenschalen beeinflussen und bietet tiefere Einblicke in die Entwicklung der biologischen links-rechts Asymmetrie. Durch die Untersuchung der japanischen Euhadra-Schnecke entdeckten die Forscher, dass winzige Variationen im Myosin zu spiegelbildlichen Strukturen gesunder Schnecken führen können, was biologisch von großer Bedeutung ist. Dies hilft nicht nur, den Entwicklungsprozess von Tieren zu verstehen, sondern könnte auch Hinweise auf Entwicklungsanomalien bei anderen Arten liefern. Noch wichtiger ist, dass diese Forschung die Möglichkeit eröffnet, weiter zu erkunden, wie Zellen unter denselben molekularen Grundlagen unterschiedliche Entwicklungsrichtungen erzeugen, was weitreichende Auswirkungen auf die biologischen Forschungen hat.