Wenn Sie diese Zeilen lesen, ist das geheimnisvollste aller Organe am Werk: das Gehirn. Beim menschlichen Denkorgan handelt es sich um die komplexeste bekannte Form eines Netzwerks aus Nerven. Die Hirnforschung hat gezeigt, dass unsere körperlichen und geistigen Fähigkeiten auf dem Zusammenspiel von etwa 86 Milliarden Neuronen basieren. Trotz zahlreicher wissenschaftlicher Erkenntnisse bleiben allerdings viele Aspekte von Gehirn und Nervensystem weiterhin rätselhaft. Dazu gehört auch die Frage, was am Anfang der Evolutionsgeschichte des Konzepts stand, das komplexe Fähigkeiten bei Tieren ermöglichte und schließlich auch unseren Verstand sowie das Bewusstsein hervorgebracht hat.
Schwämme im Visier
Um grundlegende Hinweise zu erhalten, hat sich das Team um Detlev Arendt vom European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg (EMBL) der Untersuchung der Schwämme zugewandt. Man geht davon aus, dass die Evolutionsgeschichte der heutigen Tierwelt auf ähnliche Wesen zurückgeht, die einst in den Urmeeren gelebt haben. Die Schwämme werden zwar dem Tierreich zugeordnet, besitzen aber einen vergleichsweise primitiven Bau: Ihre vielzelligen Körper bilden Strukturen aus, die eine Nahrungsaufnahme aus dem Wasserstrom ermöglichen. Komplexe Organsysteme besitzen die Schwämme aber nicht und auch keine Nervenstrukturen, die bei anderen Tieren für die Kommunikation im Körper zuständig sind.
Aus genetischen Untersuchungen bei Schwämmen ging allerdings bereits hervor, dass ihr Erbgut Gene umfasst, von denen Funktionen im tierischen Nervensystems bekannt sind. Vor allem geht es dabei um die Synapsen – die Verknüpfungselemente zwischen den Neuronen, die an den Enden ihrer Fortsätze sitzen. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen Neuronen und bilden damit die Grundlage der Funktion von Nervensystem und Gehirn. Arendt und seine Kollegen sind nun der Frage nachgegangen, welche Bedeutung diese „synaptischen Gene“ bei den Schwämmen besitzen könnten. “Wir wissen, dass diese Erbanlagen an der neuronalen Funktion in höheren Tieren beteiligt sind. Dass es sie bei einem Lebewesen ohne Nervensystem ebenfalls gibt, warf deshalb Fragen auf”, so Arendt.
Um Einblicke in die Funktion dieser Erbanlagen zu gewinnen, untersuchten die Forscher zunächst, in welchen Zelltypen der Schwämme die synaptischen Gene aktiv sind. Als Modell diente ihnen dabei der Süßwasserschwamm Spongilla lacustris. Bei ihren Untersuchungen setzten sie eine Technik ein, die es ermöglicht, das genetische Profil einzelner Zellen aufzuschlüsseln. “Wir konnten auf diese Weise zeigen, dass bestimmte Zellen in den Verdauungskammern des Schwamms die synaptischen Gene aktivieren. Selbst bei einem primitiven Tier ohne Synapsen sind diese Gene also in bestimmten Teilen des Körpers aktiv”, sagt Co-Autor Jacob Musser vom EMBL.
