Wissenschaftler aus Deutschland, Spanien und den USA haben in einer kürzlich veröffentlichten Studie die Mechanismen der Zelladhäsion bei Meeresschwämmen untersucht. Laut aktuell.uni-bielefeld.de fungieren Aggregationsfaktoren (AF) als natürliche Klebstoffe zwischen Zellen. Diese Forschungsarbeit trägt dazu bei, die Bauweise und die Ähnlichkeiten dieser Faktoren mit Verbindungsmechanismen in anderen Tieren besser zu verstehen.
Die Ergebnisse der Studie wurden in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht und erwähnen die Bedeutung von Clathria prolifera, einer der ältesten vielzelligen Lebewesen, als Modell für Zelladhäsion. Professor Dr. Dario Anselmetti von der Universität Bielefeld ist maßgeblich an der Studie beteiligt. Ziel der Forschung ist es, die evolutionären Grundlagen der Zelladhäsion zu beleuchten, die vor etwa 500 Millionen Jahren mit dem Übergang von Einzellern zu vielzelligen Organismen begann.
Die Rolle von Zuckermolekülen und interdisziplinäre Forschung
Ein Schlüsselmolekül, das in der Studie hervorgehoben wird, ist das Zuckermolekül g-200, welches eine zentrale Rolle bei den interzellulären Bindungen spielt. Historische Experimente, wie das Wilson-Experiment von 1907, lieferten erste Hinweise zur speziesselektiven Zelladhäsion. Anselmetti und sein Kollege Xavier Fernàndez-Busquets arbeiten seit 1994 an der Untersuchung molekularer Bindungen zwischen Schwammzellen und fanden heraus, dass AF-Moleküle eine sonnenstrahlartige Struktur aufweisen und an der Zelloberfläche interagieren.
Die Zusammensetzung der AF, die aus Proteinen und Zuckern besteht, sichert den Zellzusammenhalt und die Identifikation. Den Forschern zufolge zeigen diese Faktoren Ähnlichkeiten mit Zellverbindungen anderer Tiere, was darauf hindeutet, dass die Mechanismen der Zelladhäsion evolutionär konserviert sein könnten. Dies deutet auf gemeinsame evolutionäre Grundlagen hin, die auch für das Wachstum, die Embryogenese und Immunreaktionen von Bedeutung sind.
Evolutionäre Hintergründe der Mehrzelligkeit
Die Evolution der Mehrzelligkeit stellt ein zentrales Thema in der biologischen Forschung dar. Laut ag-evolutionsbiologie.de ist Zelladhäsion entscheidend für den Übergang von Einzellern zu Vielzellern. Genomanalysen haben es Wissenschaftlern ermöglicht, diese Entwicklung gut zu verfolgen. Trotz dieser Fortschritte bleibt die Frage nach dem Selektionsvorteil von Mehrzelligkeit und Zelldifferenzierung weitgehend unbeantwortet.
Die Entstehung von Mehrzelligkeit und Differenzierung ist in der Evolution mindestens zwei Dutzend Mal dokumentiert. Spieltheoretische Ansätze versuchen, kooperatives Verhalten unabhängig von egoistischen Verhaltensweisen zu erklären. Beispielhafte Modelle, wie sie von Sergey Gavrilets vorgestellt wurden, untersuchen die Entstehung von multizellulärer Arbeitsteilung und verdeutlichen, dass verschiedene Mechanismen zur Genomorganisation unterschiedliche evolutionäre Vorhersagen liefern können.
Die Forschung zu волvox, einer Gattung, die Kolonien aus Dutzenden bis Tausenden von Zellen bilden kann, zeigt, dass Zellkommunikation eine zentrale Rolle in der evolutionären Entwicklung der Mehrzelligkeit spielt. Zukünftige wissenschaftliche Modelle sollten daher auch die kommunikativen Aspekte zwischen Zellen einbeziehen, um die komplexen Mechanismen der Zellzusammenarbeit besser zu verstehen.
Zusammenfassend verdeutlichen die Studienergebnisse die herausragende Bedeutung der Zelladhäsion in der Evolution und in den biologischen Prozessen von vielzelligen Organismen. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit in dieser Forschung eröffnet neue Perspektiven für biomedizinische Anwendungen.