Gute Elternschaft hat sich bei Moostieren mehrfach entwickelt

Die dürren Filamente und korallenähnlichen Kolonien des alten Stammes von Meerestieren, die als Bryozoen bekannt sind, sind wahrscheinlich nicht das erste, was einem in den Sinn kommt, wenn man sich eine sichere und schützende Kinderbetreuung vorstellt.

Aber eine neue Studie über die 600 Millionen Jahre alte Geschichte dieser obskuren Tiere hebt die wichtige Rolle hervor, die eine gute Elternschaft für ihren dauerhaften Erfolg gespielt hat. In einer der bisher größten genetischen Analysen von wirbellosen Meeresorganismen sequenzierten Forscher die DNA von Hunderten von in Alkohol konservierten Proben, die in mehr als 20 Museen auf der ganzen Welt aufbewahrt werden.

„Es gibt ungefähr 7.000 bekannte Arten von lebenden Bryozoen, und ihre tatsächliche Vielfalt geht wahrscheinlich in die Zehntausende“, sagte Gustav Paulay, Co-Autor der Studie und Kurator für Wirbellose Zoologie am Florida Museum of Natural History. „Von der Vielfalt her stehen sie den Wirbeltieren nahe, und dennoch wissen wir kaum etwas über sie. Das ist die erste große phylogenetische Studie der Gruppe.“

Die Forscher, die von einem Team der Universität Oslo in Norwegen geleitet wurden, verwendeten DNA-Sequenzen, um die Beziehungen zwischen den Arten zu kartieren und ihren Weg zurück zu Schlüsselereignissen zu verfolgen, die sich in der gesamten Evolutionsgeschichte der Bryozoen ereigneten. Ihre Ergebnisse zeigen, dass Arten in der Ordnung Cheilostomatida, die heute etwa 80 % der Bryozoen-Diversität ausmachen, bei mindestens fünf verschiedenen Gelegenheiten spezialisierte Baumschulzellen entwickelten.

Cheilostomes sind lebendige, sich bewegende Städte

Die betreffenden Kinderstuben gibt es in verschiedenen Formen, von schotenartigen Ozellen, die die Oberfläche des Organismus bedecken, bis hin zu Brutsäcken, in denen Embryonen in dickwandigen Innenkammern mit Nährstoffen versorgt werden. Aber jede dieser Kindertagesstätten ist nicht nur eine Zelle.

Bryozoen sind koloniebildende Organismen, die aus einzelnen Tieren bestehen, die Zooide genannt werden. Für jede gegebene plattenförmige Kolonie, die die Oberfläche eines Meeresbodens oder Seetangs überkrustet, kann es bis zu Tausenden einzelner Zoos geben, die alle kooperativ zu einem chimären Körper verschmolzen sind, der die Strömungen nach Nahrung durchkämmt.

Die Mehrheit der Nicht-Cheilostome-Bryozoenkolonien besteht aus normalen Nahrungszooiden, oft kleinen Röhren, aus denen sich eine einziehbare Ansammlung von Tentakeln erstrecken kann, um Nahrungsbrocken hineinzuziehen. Diese Tiere finden ihre Stärke in der Anzahl und verbinden sich zu komplizierten Verzweigungsmustern oder zarten Schnürungen, die ihnen ihren Namensvetter von Moostieren geben. Aber es gibt sehr wenig Abwechslung oder Arbeitsteilung, ihre Kolonien sind vergleichbar mit kleinen Bauerndörfern.

Cheilostome sind entschieden weniger hartnäckig. Wenn andere Bryozoenkolonien Dörfer sind, bilden Cheilostomes verschiedene Städte. Sie haben die regelmäßige Ergänzung, Zooide zu füttern, die Nahrung sammeln, aber dies ist nur eine Art unter einer Vielzahl spezialisierter Strukturen. Es gibt Arten mit einem eingebauten Reinigungs- und Fortbewegungssystem aus Tieren mit einem langen, abstehenden Haar namens Vibracula, die es der Kolonie ermöglichen, durch koordinierte Bewegungen zu „laufen“.

Viele Cheilostomes tragen eine Reihe von zangenartigen Anhängseln, die körperlosen Vogelschnäbeln ähneln, die gegen plündernde Raubtiere vorgehen. „Sessile Organismen sind allem unterworfen, was kommen und sie fressen will“, sagte Paulay. „Aber Cheilostomes sind die Meister der Verteidigung, mit denen sie auf viele verschiedene Arten experimentiert haben.“

Sogar die Fütterungszoos sind spezialisiert, mit Klappdeckeln und verkalkten Membranen, die zum Schutz beitragen.

Gute Erziehung taucht immer wieder auf

All diese Eigenschaften haben Cheilostome zu einer unglaublich widerstandsfähigen Gruppe von Organismen gemacht und es ihnen ermöglicht, in Meereslebensräume vom Wendekreis des Krebses bis zum Polarkreis und in die Untiefen der Gezeitenzonen bis in die lichtlosen Tiefen der Tiefseegemeinschaften einzudringen.

Unter ihren verschiedenen Spezialitäten bauen viele Cheilostomes Brutkammern, um ihre Jungen zu ernähren, was frühere Studien darauf hinweisen, dass sie zu einem steilen Anstieg ihrer Vielfalt geführt haben könnten.

Bryozoen ohne spezialisierte Baumschulen beginnen ihr Leben als treibendes Plankton, das monatelang über weite Strecken getragen wird, bevor es sich in einer neuen Umgebung niederlässt und sich in ein Zooid namens Ahnen verwandelt, das Kopien von sich selbst erstellt, um eine neue Kolonie zu bilden. Viele dieser Arten haben daher ausgedehnte, manchmal globale Verbreitungsgebiete.

Im Gegensatz dazu verbringen viele Cheilostom-Embryonen den größten Teil ihrer Larvenentwicklung damit, sich innerhalb der Grenzen von Ovicellen zu schützen. Die Larven haben keinen Darm und sind in Bezug auf Ernährung und Schutz vollständig von ihrer Elternkolonie abhängig. Wenn sie sich schließlich selbstständig machen, neigen sie dazu, vergleichsweise nahe an der Elternkolonie zu bleiben, was der Gründung eines neuen Vororts in der Nähe entspricht. „Manchmal lassen sie sich nur wenige Zentimeter von den Eltern entfernt nieder“, sagte Paulay.

Mit weniger Genfluss zwischen entfernten Populationen sind Kolonien in verschiedenen Regionen voneinander isoliert und entwickeln sich entlang unterschiedlicher Pfade, erklärte Paulay. „Die Abgrenzung zur Isolation wird enorm, wodurch sie schnell Diversität aufbauen können.“

Es ist unklar, ob diese Tendenz zum Bleiben zu einer hohen Artenvielfalt bei Cheilostomen geführt hat. Die Forscher fanden keine starken Beweise dafür, dass brütende Cheilostome eine höhere Diversifizierungsrate aufwiesen als solche ohne Baumschulstrukturen.

Klar ist, dass brütende Zooide den Bryozoen, die sie produzieren, einen offensichtlichen Nutzen bringen. Ihren Ergebnissen zufolge entwickelten mindestens fünf Cheilostom-Gruppen unabhängig voneinander Ovicellen und Brutkammern. Es gab auch keine Fälle von evolutionären Umkehrungen, was bedeutet, dass eine Gruppe, sobald sie Kindergärten entwickelt hatte, nie aufhörte, sie zu produzieren.

Spezialisierte Zoos haben Cheilostomes außergewöhnlich erfolgreich und vielfältig gemacht, selbst im Vergleich zu anderen Meeresorganismen. Für jede Korallenart in den Weltmeeren gibt es zehnmal so viele Bryozoenarten, die damit beschäftigt sind, aquatische Umgebungen zu filtern, von denen die meisten Cheilostome sind. Angesichts dessen, wie wenig wir derzeit über die Grundbiologie der Bryozoen wissen, hofft der leitende Autor Lee Hsiang Liow, Professor am Naturkundemuseum der Universität Oslo, dass diese Studie eine Plattform bietet, von der aus Wissenschaftler zukünftige Untersuchungen starten können.

„Jetzt, da wir wissen, wie diese Arten miteinander verwandt sind, können wir besser untersuchen, warum manche Arten besser gedeihen als andere“, sagte sie. „Ist es, weil einige mehr Brutkammern hatten oder weil sie bessere Konkurrenten sind? Oder beides?

Die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.