Die Entstehung der Farbe

Der gute Charles Darwin, auch über 200 Jahre nach seiner Geburt und über 150 Jahre nach der Veröffentlichung seines Hauptwerkes ist er nicht tot zu kriegen. Die Evolution kann man halt überall beobachten. So auch an jenen bunten Fischen, die ihre Namen dem ihnen typischen Muster zu verdanken haben: Den Zebrafischen.

Und um genau die ging es in dem Talk von Christiane Nüsslein-Volhard. Nach Ada Yonath schon der zweiten Biologin und Nobelpreisträgerin, der ich hier in Lindau lauschen durfte. Den Preis selbst bekam sie schon 1995 zusammen mit Eric F. Wieschhaus und Edward B. Lewis für ihre Arbeiten zur genetischen Kontrolle der Embryonalentwicklung. Zusammen identifizierten und klassifizierten sie die Gene, welche in den Eiern der beliebten Laborfliege Drosophila Melanogaster die Entstehung des fertigen Organismus steuern. Außerdem entwickelte sie die Gradiententheorie die zeigt wie Stoffgradienten in Eizelle und Embryo die Genexpression steuern und zeigte Parallelen in der Embryonalentwicklung von Insekten und Wirbeltieren. Grund dafür: Auf Embryos lastet keine Selektion im eigentlichen Sinne da sie relativ gut behütet herangezogen werden. Deshalb kann Selektion erst später eingreifen.

Christiane Nüsslein-Volhard bei ihrem Vortrag in Lindau

Und auch die Zebrafische machen natürlich eine embryonale Entwicklung mit. Ihr Vortrag begann dann allerdings wieder bei Darwin und mit dem Hinweis auf “The Origin Of Species” welches sie wunderbar als “wichtiges Buch, dass ihr vermutlich nicht gelesen habt” (important book you probably have not read) klassifizierte. Von dort aus ging es dann über die verschiedenen Stämme, Klassen und Ordnungen der Tiere zu den Zebrafischen hin. Deren Farbmuster entstehen bei den Embryos aus der Neuralleiste, die bei der Anlage des späteren zentralen Nervensystems eine entscheidende Rolle spielt. Aus dieser Leiste bilden sich später neben den für die Farben verantwortlichen Zellen auch die Zähne und andere Knorpel-Elemente heraus.

Für die Farben des Zebrafisches sind 3 verschiedene Zelltypen verantwortlich und diese unterstehen glücklicherweise auch keinerlei sexueller Selektion. Eine andere Art der selben Gattung zeigt nämlich ein völlig anderes Muster und diese Arten können sogar noch gekreuzt werden. Spannend auch bei der Farbentstehung: Eine “albino” genannte Mutation, die durch eine einfache Mutation (eine Punktmutation die zu einem Stop-Codon führt) ist dem Namen entsprechend farblos. Wie man zeigen konnte, liegt dies wohl daran, dass ein Vesikel was sonst die schwarzen Farbpigmente transportiert nicht mehr richtig funktioniert.

Spannend ist dann aber noch die Frage wie die adulten Tiere zu ihren Streifen kommen, denn die Neuralleiste gibt es ja nur bei den Embryos. Dazu gilt es die folgenden Fragen zu klären:

  • Woher kommen die Streifen der erwachsenen Tiere?
  • Wo sind die Stammzellen die dafür verantwortlich sind? 
  • Über welche Pfade geschieht das?

Die Hypothese die Nüsslein-Volhard dazu hat ist, dass diese Stammzellen mit dem peripheren Nervensystem assoziiert sind. Und sie haben auch ein paar Untersuchungen dazu angestellt, die in die Richtung deuten. Und mit Hilfe von Zell-Transplantationen konnte man auch zeigen, dass es bereits reicht wenn einer der Zelltypen fehlt um die Entstehung der Streifenmuster zu verhindern. Wenn man durch die Transplantationen diese Zellen jedoch wieder hinzufügt, dann kann das Muster mehr oder weniger wieder hergestellt werden.

GlowFish. License: http://www.glofish.com/photos.asp

Und ein kleines Schmankerl am Rande: Die Zebrafische gibt es seit 2003 auch in (wortwörtlich) leuchtenden Farben zu kaufen. Zumindest in manchen Ländern, bei uns sind diese Tiere als gentechnisch veränderte Organismen so nicht zu kaufen. Und für die Entdeckung des Proteins, das diesen Tieren zum leuchten verhilft (das grün fluoreszierende Protein) gab es 2008 den Nobelpreis, in der Kategorie Chemie.

Bild der Fische: GloFish.

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