Forschende der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und der Universität Kiel haben in einer bahnbrechenden Studie die Immunmechanismen der Seeanemone Nematostella vectensis untersucht. Diese ältesten Tiere besitzen die überraschende Fähigkeit, zwischen nützlichen und schädlichen Mikroorganismen zu unterscheiden, eine Eigenschaft, die bisher als exklusiv für Wirbeltiere angesehen wurde. Diese Entdeckung wirft neue Fragen zur Evolution des Immunsystems auf und stellt unsere bisherigen Vorstellungen zu angeborenem und adaptivem Immunschutz in Frage. Laut HHU zeigt die Forschung, dass die Seeanemone im Rahmen ihres angeborenen Immunsystems spezifische Mechanismen zur Kontrolle von Mikroben entwickelt hat.

Die Untersuchung der Seeanemone legt die wichtige Rolle von „Nematosomen“ im Immunsystem offen. Diese Zellen fördern nützliche Mikroorganismen und helfen, schädliche Bakterien zu kontrollieren. Der Verlust der Unterscheidungsfähigkeit zwischen fremden und körpereigenen Bakterien konnte durch die Ausschaltung eines spezifischen Gens, cJun, mithilfe der CRISPR/Cas9-Technologie nachgewiesen werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein Ungleichgewicht im Mikrobiom zu einer erhöhten Anfälligkeit für bakterielle Infektionen führen kann. So wird die Seeanemone zunehmend zu einem wichtigen Modellsystem für die Erforschung grundlegender Prinzipien der Immunbiologie, da ihre Immunantworten tiefere Einblicke in die Evolution des Immunsystems gewähren.

Der genetische Fingerabdruck der Seeanemone

Parallel zu diesen immunologischen Entdeckungen untersucht ein Team um Ulrich Technau von der Universität Wien die genetischen Mechanismen hinter der Entwicklung von Zelltypen in Nematostella vectensis. In der Fachzeitschrift Cell Reports haben die Forschenden die bevorstehenden Resultate veröffentlicht, die aufzeigen, dass diese einfachen Tiere komplexe Genkaskaden zur Differenzierung neuronaler Zelltypen nutzen. Durch den Einsatz der Einzelzell-Transkriptomik wurden individuelle Zellen analysiert, um die Vielfalt und Evolution von Nerven- und Drüsenzelltypen zu entschlüsseln, so Scienceaq.

Die Ergebnisse zeigen, dass Neuronen, Drüsenzellen und Sinneszellen aus einer gemeinsamen Vorläuferpopulation stammen, was auf eine alte evolutionäre Verwandtschaft hinweist. Dabei spielt das Gen SoxC eine entscheidende Rolle, da es die Bildung von Schlüsselinhalten im Nervensystem sowohl bei Seeanemonen als auch bei höheren Tieren steuert. Ein bemerkenswerter Aspekt ist, dass Seeanemonen fehlende oder beschädigte Nervenzellen über das gesamte Leben hindurch ersetzen können – eine Fähigkeit, die Menschen nicht besitzen.

Schlussfolgerungen und weitere Forschung

Die Verbindung zwischen den immunologischen Fähigkeiten der Seeanemone und der Entwicklung von komplexen Zelltypen deutet darauf hin, dass diese Tiere nicht nur als Modellorganismen für die Immunforschung dienen, sondern auch wichtige Einblicke in die evolutionäre Biologie bieten. Der Sonderforschungsbereich SFB 1182, der etwa 80 Forschende umfasst und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt wird, widmet sich der Erforschung der Interaktionen zwischen Mikrobengemeinschaften und vielzelligen Wirtslebewesen.

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Insgesamt zeigt die Forschung, dass die grundlegenden Mechanismen der Immunantwort und Zellentwicklung in diesen uralten Tieren tief verwurzelt sind und weitreichende Implikationen für unser Verständnis der Biologie aller Lebewesen haben könnten.