Die Entwicklung der Haare war von zentraler Bedeutung für die Evolution der Säugetiere und damit auch des Menschen. Der evolutionäre Ursprung des genetischen Programms der Haare war jedoch bisher unbekannt. Ein internationales Forscherteam um Leopold Eckhart von der MedUni Wien konnte nun zeigen, dass wichtige Haarbestandteile und deren genetische Steuerung bereits bei Amphibien evolutiv entstanden sind.
Menschliches Haar weist daher unerwartete Ähnlichkeiten mit den Krallen von Krallenfröschen auf. Die Ergebnisse waren veröffentlicht In Naturkommunikation.
Um die Evolution von Hautanhangsgebilden, zu denen menschliche Haare und Nägel gehören, zu untersuchen, nutzte das Forschungsteam der MedUni Wien in Zusammenarbeit mit der Universität Gent (Belgien) den tropischen Krallenfrosch (Xenopus Tropicalis) als Versuchsmodell.
Die Studie ergab, dass die verhornten Klauen von Xenopus-Fröschen aus speziellen Proteinen (Keratinen) bestehen, die den Hauptbestandteilen von Haaren und Nägeln von Säugetieren sehr ähnlich sind. Es wurde festgestellt, dass die Bildung dieser Keratine sowohl beim Menschen als auch bei Fröschen durch ein spezifisches Gen, Hoxc13, gesteuert wird.
„Es ist bekannt, dass Patienten mit Mutationen im Hoxc13-Gen Defekte im Wachstum von Haaren und Nägeln haben. In unserer Studie konnten wir die Krallenbildung beim Krallenfrosch blockieren, indem wir dieses Gen ausschalten“, berichtet Leopold Eckhart Universitätsklinik für Dermatologie der MedUni Wien. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das genetische Programm für die Entwicklung keratinisierter Krallen von einem gemeinsamen Vorfahren von Menschen und Fröschen stammt.
„Während der Evolution der Säugetiere wurde das Programm der Klauenbildung für die Entwicklung von Haaren modifiziert“, sagt Eckhart.
Wichtige Forschungsfrage geklärt
Die Entwicklung der Landwirbeltiere ist durch die Entstehung einer wirksamen Hautbarriere gegen Wasserverlust in einer trockenen Umgebung und durch die Entwicklung harter, keratinisierter Hautanhangsgebilde wie Krallen, Schuppen, Federn und Haare gekennzeichnet, die für den Beutefang von entscheidender Bedeutung sind. Schutz, Unterstützung spezieller Fortbewegungsarten und Wärmedämmung.
Die Evolution der Hautanhangsgebilde ist daher eine wichtige Forschungsfrage. Die Erkenntnisse aus dem Projekt tragen dazu bei, den evolutionären Ursprung keratinisierter Hautanhangsgebilde zu klären und helfen zudem, die Regulierung der Haare beim Menschen besser zu verstehen. „Unsere Publikation wird weitere spannende Studien in der Grundlagen- und präklinischen Forschung anregen“, schließt Eckhart.
Mehr Informationen:
Marjolein Carron et al., Evolutionärer Ursprung Hoxc13-abhängiger Hautanhangsgebilde bei Amphibien, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-46373-x