UNIGE-Forscher untersuchen den sich entwickelnden Embryo der Eidechse „Frilled dragon“ und zeigen, dass physische Kräfte anstelle eines genetischen Programms die charakteristischen Falten seines spektakulären Kragens erzeugen.
Gefaltete und errichtete Rüsche eines Chlamydosaurus-Drachen. © UNIGE, A. Debry/S. Montandon/M. Milinkovitch
Der frilled dragon weist einen sehr großen erektile ruff., Diese Eidechse hält normalerweise die Rüsche gegen ihren Körper zurückgefaltet, kann sie aber als spektakuläre Anzeige verbreiten, um Raubtiere abzuschrecken. Forscher der Universität Genf (UNIGE), Schweiz, und des SIB Swiss Institute of Bioinformatics berichten in der Fachzeitschrift eLIFE, dass sich eine embryonale Kieme der Vorfahren des Drachenembryos in eine Halstasche verwandelt, die sich ausdehnt und faltet und die Rüsche bildet., Die Forscher zeigen dann, dass dieses robuste Faltmuster durch mechanische Kräfte während des homogenen Wachstums der Rüschenhaut aufgrund der Spannungen entsteht, die sich aus ihrer Befestigung an Hals und Kopf ergeben.
In Jurassic Park, während der Computerprogrammierer Dennis Nedry versucht, Dinosaurier-Embryonen von der Insel zu schmuggeln, wird er von einem mittelgroßen Dinosaurier angegriffen und getötet, die eine erschreckende Hals Rüsche errichtet. Dieser fiktive Dinosaurier ist eindeutig von einem echten Tier inspiriert, das als „Frilled Dragon“ bekannt ist und heute in Nordaustralien und Südneuguinea lebt., Diese Eidechsen, auch bekannt als Chlamydosaurus kingii, haben eine große Hautscheibe, die um Kopf und Hals sitzt. Diese Rüsche wird normalerweise gegen den Körper zurückgeklappt, kann sich aber auf spektakuläre Weise ausbreiten, um Raubtiere und Konkurrenten abzuschrecken. Das Falten der linken und rechten Seite der Rüsche erfolgt an drei vorgeformten Graten. Es bleibt jedoch unklar, welche Ahnenstruktur sich zur Rüsche des Drachen entwickelt hat und wie sich die Grate in der Rüsche während der Entwicklung bilden.,
Recyclingkiemen
Ein multidisziplinäres Team unter der Leitung von Michel Milinkovitch, Professor am Institut für Genetik und Evolution der UNIGE-Fakultät für Wissenschaft und Gruppenleiter am SIB Swiss Institute of Bioinformatics, zeigt heute, dass sich der Drache sowie Knochen und Knorpel, die ihn unterstützen, aus den Verzweigungsbögen entwickeln. Dies sind eine Reihe von Gewebebändern im Embryo, die sich zu den Kiemenstützen bei Fischen entwickelt haben und nun zu mehreren Strukturen im Ohr und im Hals von Landwirbeln führen., Bei den meisten Arten verschmilzt der zweite verzweigte Bogen schließlich mit den Bögen dahinter. Aber im Frilled Dragon dehnt sich dieser Bogen weiter aus, was zur Bildung der spektakulären Rüsche des Drachen führt. „Diese Veränderungen in der Entwicklung von Kiemenbögen zeigen, wie die Evolution alte Strukturen in neue Formen „recyceln“ kann, die unterschiedliche Rollen spielen“, schwärmt Michel Milinkovitch.,
Mechanischer Prozess anstatt molekulargenetisches Signal
Wenn sich die Rüsche entwickelt, bildet die Vorderseite der Haut drei aufeinanderfolgende Falten, aus denen die vorgeformten Grate bestehen. Bei der Untersuchung der Bildung dieser Grate zeigt das Schweizer Team, dass sie nicht durch vermehrtes Wachstum an den Faltstellen entstehen, sondern durch physische Kräfte – wobei das Wachstum der Rüsche durch ihre Befestigung am Hals eingeschränkt wird. Dies führt dazu, dass sich die oberste Schicht wölbt und die Falten der Rüsche entstehen., „Wir simulierten diesen Prozess dann in einem Computermodell und stellten fest, dass wir verfolgen konnten, wie sich die Falten in den Schnickschnack der echten Eidechsenembryonen entwickeln“, fährt Michel Milinkovitch fort.
Diese Ergebnisse liefern einen weiteren Beweis dafür, dass körperliche Prozesse sowie genetische Programme Gewebe und Organe während der Entwicklung eines Embryos formen können.