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Grundlagen für Häutung sind älter als gedacht

Insekten sind nicht die einzigen Tiere mit Häutungsmolekülen.
Insekten sind nicht die einzigen Tiere mit Häutungsmolekülen.R. J. Blach, cc BY-SA 3.0

Insekten, Spinnen oder Krebse brauchen ein neues Außenskelett, wenn sie wachsen. Viele daran beteiligte Moleküle haben sich lang vor den Gliederfüßern entwickelt und sind bei den meisten Tieren vorhanden.

Zu einer Zeit, als sich das mehrzellige Leben noch hauptsächlich im Wasser abspielte und die meisten Organismen Ähnlichkeiten mit Seegurken, Würmern oder Polypen hatten, entwickelte sich bei den Vorfahren der Gliederfüßer eine Schutzhülle, die den Grundstein zu ihrem späteren Erfolg in der Evolution legte. Dank ihres Außenskeletts gehören Insekten, Spinnen und Krebstiere heute mit Abstand zu den zahl- und artenreichsten Tieren des Planeten, es gibt kaum eine Nische, die sie nicht erobert haben.

Tatsächlich ist das Außenskelett eine der genialsten Erfindungen der Natur: Es schützt nicht nur die empfindlichen Weichteile des Körpers vor widrigen Umweltbedingungen und feindseligen Attacken, sondern verleiht seinen Trägern auch die Möglichkeit, durch unterschiedliche Einlagerungen beinahe beliebige Formen und Eigenschaften anzunehmen – man vergleiche nur die riesigen, harten Klauen von Hirschkäfern mit der weichen, dehnbaren Haut ihrer Larven. Doch verglichen mit dem inneren Gerüst der später entstandenen Wirbeltiere hat das Außenskelett einen entscheidenden Nachteil: Es wächst nicht mit dem Tier mit, sondern muss aufgesprengt und neu gebildet werden, sobald es darin zu eng wird.

 

Hormon gibt Startschuss

Das klingt einfacher, als es ist: Die Häutung der Arthropoden, wie die Gliederfüßer im Fachjargon genannt werden, ist ein hochkomplexer Vorgang, so der Biologe Andreas Wanninger vom Department für Integrative Zoologie der Universität Wien: „Egal ob sich ein Insekt von einer Raupe über ein Puppenstadium zu einem geflügelten Schmetterling entwickelt oder ob sich eine Strandkrabbe mühsam aus ihrer alten Hülle befreit, um sich nach einer Periode des Wachstums ein neues Außenskelett zuzulegen: Der Vorgang der Häutung beruht bei allen zu den Arthropoden gehörenden Tieren auf einem gemeinsamen, hormonell gesteuerten Prozess mithilfe des sogenannten Häutungshormons Ecdyson.“

Das Hormon stößt wahre Reaktionslawinen in den Zellen der Tiere an, an denen verschiedenste Rezeptoren, Neuropeptide und ein ganzes Arsenal an Signalmolekülen beteiligt sind. Damit die Häutung korrekt abläuft, müssen diese Prozesse eng aufeinander abgestimmt sein. Ursprünglich ging man davon aus, dass sich die molekularen Komponenten dafür erst in den Arthropoden entwickelt haben. Doch in einer neuen Studie konnten Wanninger und seine Kollegen (eLife, 3. 7.) nun zeigen, dass viele der an der Häutung beteiligten Peptide, Hormone und Rezeptoren teilweise viele Millionen Jahre früher entstanden sind.

Für ihre Arbeit haben die Forscher große genomische Datensätze verschiedenster Vertreter der mehrzelligen Tierwelt verglichen, darunter Nesseltiere, Stachelhäuter und Wirbeltiere. In der überwiegenden Mehrheit fanden sich wesentliche Bestandteile der Häutungsmaschinerie. Welche Funktionen diese Moleküle in den sich nicht häutenden Tiergruppen erfüllen, ist zwar weitgehend unbekannt, die Wissenschaftler konnten mit ihrer Studie aber beweisen, dass die eigentliche Innovation der Arthropoden nicht in der Evolution neuer Komponenten bestand, sondern darin, existierende Moleküle in einem funktionierenden Netzwerk zu vereinen.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 13.07.2019)