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Einfache Würmer sind heimliche Intelligenzbestien

Von Michael Marshall

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Wen nennen Sie dumm?

(Bild: Ariel Pani/Stanford University)

Sind Sie nicht beleidigt, aber Sie haben das Gehirn eines Wurmes. In einem einfachen Wurm, der kaum ein Gehirn hat, wurden Zellgruppen gefunden, die beim Aufbau komplexer Gehirne eine wichtige Rolle spielen.

Die Entdeckung legt nahe, dass primitive Würmer vor etwa 600 Millionen Jahren die Fähigkeit hatten, komplexe Gehirne zu entwickeln. Möglicherweise besaßen sie sogar selbst komplexe Gehirne – die später verloren gingen.

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Wirbeltiere, wie Menschen und Fische, haben die größten und komplexesten Gehirne im Tierreich. Ihre nächsten Verwandten, die keine Wirbeltiere sind, wie die aalähnlichen Lanzettfischchen und Seescheiden, haben jedoch einfache Gehirne, denen die für komplexe Gehirne typischen Dutzende von spezialisierten Nervenzentren fehlen. Deshalb haben Evolutionsbiologen lange Zeit angenommen, dass sich komplexe Gehirne erst nach dem Auftauchen von Tieren mit Rückgrat entwickelt haben.

Das stimmt nicht, sagt Christopher Lowe von der Stanford University in Kalifornien. Sein Team untersucht eine Eichelwurmart, Saccoglossus kowalevskii, die über ein rudimentäres Nervensystem verfügt, das aus zwei Nervensträngen und in der Haut verteilten Nerven besteht. Die Würmer leben in Höhlen am Meeresboden und ziehen vorbeiziehende Nahrungspartikel an sich.

Lowe fand heraus, dass junge S. kowalevskii drei Zellgruppen besitzen, die mit denen identisch sind, die Wirbeltiere für die Formung ihres Gehirns verwenden. In den sich entwickelnden Gehirnen von Wirbeltieren stellen diese Cluster – die so genannten Signalzentren – Proteine her, die die Bildung spezialisierter Gehirnregionen orchestrieren. Lowe fand heraus, dass der Eichelwurm dieselben Proteine produziert und dass sie sich in seinem sich entwickelnden Körper in ähnlichen Mustern ausbreiten wie im sich entwickelnden Wirbeltiergehirn (Nature, DOI: 10.1038/nature10838).

S. kowalevskii ist mit Wirbeltieren entfernter verwandt als Lanzetten und Seescheiden. Die Entdeckung könnte also bedeuten, dass der letzte gemeinsame Vorfahre all dieser Tiere bereits vor etwa 590 Millionen Jahren eine relativ komplexe Gehirnstruktur besaß und einige seiner Nachfahren diese später verloren.

Komplexe Gehirne könnten sogar noch weiter zurückreichen, nämlich bis vor etwa 630 Millionen Jahren, sagt Detlev Arendt vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg, Deutschland. Er untersucht ein Tier aus einer ganz anderen Gruppe, einen Ringelwurm namens Platynereis dumerilii, der sich in 600 Millionen Jahren kaum verändert hat. Im Jahr 2010 zeigte er, dass dieser primitive Wurm über die molekulare Maschinerie verfügt, um den menschlichen Kortex zu bilden – das Markenzeichen unserer großen Gehirne und der Sitz unserer Intelligenz.

In unveröffentlichten Forschungsarbeiten fand Arendt heraus, dass sein Wurm einige der gleichen Proteine herstellt, die Lowe im Eichelwurm fand. Er geht davon aus, dass komplexe Gehirne auf die ersten Würmer zurückgehen, die sie nutzten, um auf dem ursprünglichen Meeresboden zu navigieren und Nahrung zu finden. Als einige ihrer Nachkommen eine stationäre Lebensweise annahmen, brauchten sie ihre Gehirne nicht mehr – und verloren sie deshalb.

Es gibt jedoch eine alternative Erklärung. Lowe weist darauf hin, dass die Eichelwürmer im Gegensatz zu den Wirbeltieren, die ihre Gehirne mit Hilfe von Signalzentren aufbauen, diese für den Aufbau ihres gesamten Körpers verwenden. Obwohl die Signalzentren also alt sind, haben sie sich vielleicht nicht ursprünglich entwickelt, um große Gehirne zu bauen.

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