Ein internationales Forscherteam, darunter mehrere Forscher der Biowissenschaften der University of A, hat ein Papier veröffentlicht, das über die Entdeckung eines Entwicklungsgens berichtet, das mit Berührungen in den Tentakeln von Seeanemonen sowie mit dem Gehör beim Menschen verbunden ist. Das Gen namens pou-iv (ausgesprochen „pow four“) ist wichtig für die Entwicklung der Hörzellen im menschlichen Innenohr.
Nesseltiere, zu denen Quallen, Korallen und Seeanemonen gehören, sind die nächsten lebenden Verwandten von Tieren mit bilateraler Symmetrie wie Menschen und anderen Wirbellosen. Als solche sind Nesseltiere nützlich, um die menschliche Evolutionsgeschichte zu studieren, da Merkmale, die bilaterale Tiere und Nesseltiere gemeinsam haben, wahrscheinlich in unserem letzten gemeinsamen Vorfahren vorhanden waren. Ein bemerkenswertes Merkmal ist das Nervensystem, und sowohl Bilaterianer als auch Nesseltiere verwenden ähnliche Gensätze in der neuralen Entwicklung.
Hörzellen im Innenohr von Wirbeltieren, die Schwingungen aufnehmen, um das Hören zu ermöglichen, werden als Haarzellen bezeichnet. Es ist zwar nicht bekannt, dass sie hören können, aber Seeanemonen haben ähnlich aussehende Zellen auf ihren Tentakeln – auch Haarzellen genannt – mit denen sie die Bewegungen ihrer Beute wahrnehmen.
Bei Säugetieren ist Pou-iv für die richtige Entwicklung der Haarzellen erforderlich, und Mäuse, denen Pou-IV fehlt, sind taub. Seeanemonen haben auch ein Pou-iv-Gen, aber vor der Arbeit des Forschungsteams hatte noch nie jemand seine Rolle bei der Entwicklung von Anemonenhaarzellen untersucht.
Die Forscher schalteten das Pou-iv-Gen in einer Seeanemone aus und stellten fest, dass dies zu einer abnormalen Entwicklung von Tentakelhaarzellen führte, wodurch die Reaktion der Tiere auf Berührung beseitigt wurde. Sie fanden auch heraus, dass pou-iv benötigt wird, um das Polycystin-1-Gen in Seeanemonen einzuschalten, das für die normale Erkennung des Flüssigkeitsflusses durch Nierenzellen von Wirbeltieren erforderlich ist. Zusammengenommen deutet dies darauf hin, dass Pou-iv eine sehr alte Rolle bei der Entwicklung der Berührungsempfindung spielt, die mindestens bis zu unserem letzten gemeinsamen Vorfahren mit Seeanemonen zurückreicht.
Die Forscher der U of A sind dem Nakanishi Lab angegliedert, das von einem Assistenzprofessor für Biowissenschaften, Nagayasu Nakanishi, geleitet wird, der kürzlich einen NSF CAREER Award für seine Arbeit zur Evolution des Nervensystems erhalten hat. Er ist der korrespondierende Autor der Studie.
„Diese Studie ist aufregend, weil sie nicht nur ein neues Forschungsfeld zur Entwicklung und Funktionsweise der Mechanosensation in einer Seeanemone eröffnet hat, was ein großes Potenzial für neue und wichtige Entdeckungen hat (über die in Zukunft berichtet wird)“, sagte Nakanishi, „sondern es informiert uns auch darüber, dass die Bausteine unseres Gehörsinns uralte evolutionäre Wurzeln haben, die Hunderte von Millionen von Jahren bis ins Präkambrium zurückreichen.
Das Papier erschien in eLife.
Ethan Ozment et al., Cnidarian hair cell development beleuchtet eine alte Rolle des POU-Transkriptionsfaktors der Klasse IV bei der Definition der Mechanorezeptorenidentität, eLife (2021). DOI: 10.7554/eLife.74336