Mag. Silvia Stefan-Gromen
Ausgabe 03/2023
Einem Forschungsteam des Max-Planck-Instituts für Biologie Tübingen unter der Leitung von Ralf Sommer gelang nun erstmals der Nachweis, dass die Zähne des Fadenwurms Pristionchus pacificus aus Chitin bestehen.
Damit beantworten sie nicht nur die seit Jahrzehnten -offene -Frage nach der Zusammensetzung der Zähne, sondern eröffnen auch neue Perspektiven auf die Evolution der bis zu zehn Millionen verschiedenen Fadenwurmarten. Faden-würmer -bevölkern nahezu die gesamte Erde, von Tiefseegräben bis hin zu -Wüsten und Hochgebirgen. Oft finden sich mehr als eine Million der meist nur milli-metergroßen Lebewesen auf -einem Quadratmeter Boden; laut -Schätzungen sind etwa 80 Prozent aller vielzelligen Tiere weltweit Faden-würmer.
Trotz ihrer Omnipräsenz und Bedeutung für verschiedenste Ökosysteme sind noch viele Fragen über die kleinen Würmer unbeantwortet, unter anderem in Zusammenhang mit dem Aufbau und der Entwicklung ihrer vielgestaltigen Mundstruktur. Die Zähne des Fadenwurms Pristionchus pacificus bestehen aus Chitin, das sehr widerstandsfähig ist und in der Natur oft der Strukturbildung dient: In den Außen-skeletten von Gliederfüßern – etwa in den Panzern von Käfern und den Schalen von Krebsen – findet der Vielfach-zucker Verwendung, aber auch in der Zellwand von Pilzen. Schon seit den 1940er-Jahren war vermutet worden, dass Chitin auch in der Mundstruktur von Faden-würmern ein wichtiger Bestandteil sein -könnte; der -direkte Nachweis konnte für die Faden-würmer aber nie eindeutig erbracht -werden.
Das Team um Ralf Sommer wählte daher einen anderen Zugang zu der Fragestellung: Die Forschenden schalteten mithilfe der -Gen-Schere CRISPR-CAS9 eines der beiden Gene des Fadenwurms, die für die Produktion von Chitin verantwortlich sind, aus. Je nachdem, an welcher Stelle das Gen verändert wurde, waren die Mutanten entweder gar nicht -lebensfähig oder ihr Mund war zahnlos und fehlgebildet. Ergänzend dazu injizierten die Forschenden in genetisch unveränderte Würmer eine Substanz, die die Bildung von Chitin verhindert, mit ähnlichem Ergebnis: Auch diese Individuen besaßen fehlgebildete Münder ohne Zähne. „Gemeinsam stellen diese beiden Experimente einen überzeugenden Beweis für die wichtige Rolle von Chitin in den Zähnen dar“, resümiert Shuai Sun, Erstautor der Studie und Mitarbeiter von Sommer. Die Studie könnte auch zum Ausgangs-punkt für einen neuen Blick auf die Evolution der Fadenwürmer werden. Als noch vor den Insekten wohl arten-reichste Gruppe im Tierreich – von den geschätzt bis zu zehn Millionen verschiedenen Arten sind bislang nur etwa 30.000 beschrieben – weisen sie eine -enorme Vielfalt auf. Dabei sind die viel-gestaltigen, komplexen Münder der verschiedenen Fadenwurmspezies genauestens auf ihre Lebensweise und ihre jeweiligen ökologischen Nischen angepasst.
Die neuen Erkenntnisse über die Zusammensetzung der Zähne könnten daher evolutionäre Untersuchungen anregen: „Wir vermuten nun, dass Chitin enorm wichtig für die Aus-differenzierung von -Mundstrukturen der Fadenwürmer im Verlauf der Evolution ist“, so Sun. „Wenn sich das bewahrheitet, könnten wir Chitin mit Fug und Recht als wichtigstes -Makromolekül für die Diversifizierung wirbelloser Tiere bezeichnen.“
