Wissenschaftler glauben, in einem Gen, das einen Namen mit einem Computerspiel-Igel teilt, „Beweise für eine grundlegende evolutionäre Verbindung“ zwischen Menschen und Fischen entdeckt zu haben.
Die Idee, dass sich menschliche Gliedmaßen aus Fischkiemen entwickelten, wurde erstmals vor 138 Jahren vom deutschen Anatomen Karl Gegenbaur vorgeschlagen , aber aufgrund fehlender fossiler Beweise weitgehend diskreditiert
Mit den neuesten Gentechniken haben Wissenschaftler jedoch Ähnlichkeiten zwischen dem genetischen Mechanismus entdeckt, der die Entwicklung der Kiemenbögen der Fische und der menschlichen Gliedmaßen steuert.
Das fragliche Gen heißt Sonic Gene und wurde von einem Forschungsteam der Harvard Medical School nach dem Videospielcharakter benannt.
„Die Tatsache, dass das Sonic-Gen bei der Entwicklung von Kiemenbögen in Skate-Embryonen die gleichen zwei Funktionen erfüllt wie bei der Entwicklung von Gliedmaßen in Säugetierembryonen, könnte helfen zu erklären, wie Gegenbaur zu seiner umstrittenen Theorie über die Herkunft von Flossen und Gliedmaßen kam“, sagte der leitende Forscher Dr. Andrew Gillis.
„Gegenbaur betrachtete die Art und Weise, wie sich Verzweigungsstrahlen mit den Kiemenbögen verbinden, und bemerkte, dass es der Art und Weise, wie das Flossen- und Gliedmaßenskelett mit der Schulter artikuliert, sehr ähnlich sieht“, sagte Gillis. „Die verzweigten Strahlen erstrecken sich wie eine Reihe von Fingern über die Seite eines Hai-Kiemenbogens.“
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In Säugetierembryonen bestimmt das Sonic-Gen die Identität jedes Fingers und erhält das Wachstum des Gliedmaßenskeletts aufrecht. „In einer Hand zum Beispiel sagt Sonic dem Glied, welche Seite der Daumen und welche Seite der kleine Finger sein wird“, erklärt Gillis.
Um zu testen, ob das Gen in verschiedenen Embryonen gleich funktioniert, hemmten Gillis und seine Kollegen Es an verschiedenen Stellen während ihrer Entwicklung.
Sie fanden heraus, dass, wenn Sonic früh in der Entwicklung unterbrochen wurde, sich Branchialstrahlen auf der falschen Seite des Kiemenbogens bildeten, und wenn das Sonic-Gen später in der Entwicklung unterbrochen wurde, dann bildeten sich weniger Branchialstrahlen, aber diejenigen, die wuchsen, wuchsen auf der richtigen Seite des Kiemenbogens.
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Diese Ergebnisse zeigen, dass das Gen bei Fischen bemerkenswert ähnlich funktioniert wie bei der Entwicklung menschlicher Gliedmaßen.
„Extrem genommen könnten diese Experimente als Beweis dafür interpretiert werden, dass Gliedmaßen ein genetisches Programm mit Kiemenbögen teilen, weil sich Flossen und Gliedmaßen durch Transformation eines Kiemenbogens in einem angestammten Wirbeltier entwickelten, wie von Gegenbaur vorgeschlagen“, sagt Gillis.
„Es könnte jedoch auch sein, dass sich diese Strukturen getrennt entwickelten, aber dasselbe bereits existierende genetische Programm wiederverwendeten. Ohne fossile Beweise bleibt dies ein Rätsel (es gibt eine Lücke im Fossilienbestand zwischen Arten ohne Flossen und dann plötzlich Arten mit gepaarten Flossen), so dass wir noch nicht wirklich sicher sein können, wie sich gepaarte Anhänge entwickelt haben.“
„In jedem Fall ist dies eine faszinierende Entdeckung, da sie Beweise für eine grundlegende evolutionäre Verbindung zwischen Verzweigungsstrahlen und Gliedmaßen liefert“, sagte Gillis. „Während Paläontologen nach Fossilien suchen, um die Evolutionsgeschichte der Anatomie zu rekonstruieren, versuchen wir effektiv, die Evolutionsgeschichte genetischer Programme zu rekonstruieren, die die Entwicklung der Anatomie steuern.“
„Was wir lernen, ist, dass viele neue Funktionen möglicherweise nicht plötzlich von Grund auf neu entstanden sind, sondern durch die Optimierung und Wiederverwendung einer relativ kleinen Anzahl alter Entwicklungsprogramme“, sagte Gills.
