Warum hat die Evolution so unterschiedliche Zellteilungen bei verschiedenen Organismen hervorgebracht?

Die Zellteilung, die für das Leben unerlässlich ist, variiert erstaunlich stark zwischen den verschiedenen Organismen. Eine kürzlich durchgeführte Studie der Gruppe von Dey am EMBL Heidelberg, veröffentlicht in Nature, untersucht die Evolution der Methoden der Zellteilung bei Organismen, die nah mit Tieren und Pilzen verwandt sind. Diese Forschung beleuchtet die Verbindung zwischen den Lebenszyklen der Organismen und ihren Techniken der Zellteilung.


Tiere und Pilze, obwohl sie durch mehr als eine Milliarde Jahre getrennt sind, weisen als Eukaryoten viele Gemeinsamkeiten auf, unterscheiden sich jedoch in mehreren physiologischen Prozessen, insbesondere in der Mitose. Die "offene" Mitose tierischer Zellen, bei der die Kernhülle zerfällt, steht in starkem Kontrast zur "geschlossenen" Mitose der Pilze, bei der diese Hülle intakt bleibt.

Der Ursprung dieser beiden Mitoseformen hat die Wissenschaftler der Gruppe von Dey am EMBL neugierig gemacht. In Zusammenarbeit mit Omaya Dudin von der EPFL Lausanne wählten sie die Ichthyosporea, marine Protisten, die den Tieren und Pilzen nahe stehen, als Untersuchungsobjekte. Einige Arten dieser Protisten zeigen eine geschlossene Mitose, während andere eine offene Mitose annehmen.

Das Team fand heraus, dass S. arctica eine geschlossene Mitose bevorzugt und ein mehrkerniges Stadium aufweist, ähnlich wie viele Pilze und Embryonen von Tieren wie Fliegen. Im Gegensatz dazu verwendet C. perkinsii eine offene Mitose und hat überwiegend einkernige Stadien.

Diese Entdeckungen deuten darauf hin, dass die offene Mitose, die für Tiere charakteristisch ist, sich bereits Hunderte von Millionen von Jahren vor dem Auftreten der Tiere selbst entwickelt hat. Dies bietet neue Perspektiven auf die Evolution der Mechanismen eukaryotischer Zellteilung und ihre Diversifizierung in Verbindung mit den unterschiedlichen Lebenszyklen der Organismen.

Die Forschung nutzte fortschrittliche Techniken wie die ultrastrukturelle Expandiermikroskopie, um die Zellbiologie der Ichthyosporea zu untersuchen. Dieser interdisziplinäre Ansatz, der vergleichende Biologie, Elektronenmikroskopie und vergleichende Genomik kombiniert, eröffnet vielversprechende Wege, um die Evolution der Zellteilung zu verstehen.

Die Forscher setzen ihre Arbeit im Rahmen des PlanExM-Projekts fort, das darauf abzielt, die Expandiermikroskopie anzuwenden, um die ultrastrukturelle Vielfalt mariner Protisten direkt in Umweltproben zu untersuchen. Diese Bemühungen sollten mehr Licht auf die Vielfalt des Lebens auf der Erde und die Evolution grundlegender biologischer Prozesse werfen.