{"id":395744,"date":"2025-09-04T08:30:15","date_gmt":"2025-09-04T08:30:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/395744\/"},"modified":"2025-09-04T08:30:15","modified_gmt":"2025-09-04T08:30:15","slug":"mechanische-kraefte-als-motor-der-evolution","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/395744\/","title":{"rendered":"Mechanische Kr\u00e4fte als Motor der Evolution"},"content":{"rendered":"

\t\t\"An<\/a><\/p>\n

An diesem Embryo der Fruchtfliege \u201eDrosophila melanogaster\u201c haben die Dresdner Forscher ausgew\u00e4hlte Gene farblich markiert. Die darin gespeicherten Erbgut-Informationen wirken als Schalter \u2013 unter anderem f\u00fcr die Konstruktion und anschlie\u00dfende Demontage von Kopffurchen. Die dienen als vor\u00fcbergehende Kr\u00e4ftepuffer w\u00e4hrend der Morphogenese. Abb.: Bruno C. Vellutini \/ MPI-CBG \/ Nature (2025)<\/p>\n

Dresdner Systembiologen entr\u00e4tseln mysteri\u00f6se Kr\u00e4ftepuffer in Fliegen<\/p>\n

Dresden<\/strong>, 4. September 2025. Noch immer r\u00e4tseln Wissenschaftler, wie genau aus einer einzelnen Zelle ein komplettes Lebewesen wird: Woher \u201ewissen\u201c die entstehenden neuen Zellen beispielsweise, wie sie sich laut Erbgut-Bauplan anzuordnen und zu spezialisieren haben? Welche physikalischen, biochemischen und molekularen Prozesse wirken, damit etwa ein Organ entsteht? Wie das in etwa abl\u00e4uft, davon haben Dresdner Systembiologen<\/a> inzwischen eine gewisse Vorstellung \u2013 die Planck-Forscher untersuchen seit einigen Jahren eben jene komplexen Vorg\u00e4nge an der Schnittstelle der Biologie mit Physik, Chemie, Mathe und Computerwissenschaften<\/a>. Ihr j\u00fcngster Erfolg: Sie haben gezeigt, dass beispielsweise mechanische Kr\u00e4fte evolution\u00e4re Verbesserungen an Fliegen-Embryos ausl\u00f6sen.<\/p>\n

Kleine Kopffurchen entstehen im Embryo \u2013 und verschwinden dann pl\u00f6tzlich wieder<\/p>\n

Ausgangspunkt: Die Forscher am Max-Planck-Institut f\u00fcr molekulare Zellbiologie und Genetik<\/a> (MPI-CBG) in Dresden hatten sich gefragt, wie kleine Gewebefalten zwischen Kopf und Rumpf von Embryos bestimmter Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) ohne offensichtlichen Grund entstehen \u2013 und dann wieder verschwinden. Diese Kopffurche (Cephalic Furrow) taucht aber nur bei einer bestimmten Fliegen-Unterart aus und ist evolution\u00e4r noch eine recht junge \u201eErfindung\u201c dieser Fruchtfliege.<\/p>\n

Kr\u00e4fte dr\u00fccken und ziehen, um Gewebe zu formen, sorgen aber auch f\u00fcr Instabilit\u00e4ten<\/p>\n

Durch Experimente unterm Mikroskop und den Einsatz neuer physikalischer Modelle stellten die Forschungsgruppen von Pavel Tomancak und Carl Modes schlie\u00dflich fest: Der Embryo reagiert mit der Furche auf die mechanischen Kr\u00e4fte, die w\u00e4hrend der Formung (Morphogenese) von Gewebe und Organen entstehen. \u201eDiese Kr\u00e4fte bewirken, dass Gewebe sich gegenseitig dr\u00fccken und ziehen\u201c, erkl\u00e4ren die Wissenschaftler. \u201eDabei liefern sie den Zellen wichtige Informationen und bestimmen die Form der Organe.\u201c Diese Kr\u00e4fte sind also unvermeidlich, sorgen aber eben auch f\u00fcr Instabilit\u00e4ten, die dem entstehenden Gewebe gef\u00e4hrlich werden k\u00f6nnten. Daher bauen sich die Fliegenembryos mit der Kopffurche eine Art vor\u00fcbergehenden Puffer, der die zerrenden und dr\u00fcckenden Kr\u00e4fte ein St\u00fcck abfedert. \u201eJe fr\u00fcher sich die Kopffurche bildet, desto besser funktioniert sie als Puffer\u201c, erl\u00e4utert Gruppenleiter Carl Modes. \u201eWenn sie sich ungef\u00e4hr in der Mitte des Embryos bildet, hat sie die st\u00e4rkste Pufferwirkung.\u201c Ist die Morphogenese geschafft, verschwindet auch die Furche wieder.<\/p>\n

Mechanischer Anpassungsdruck<\/p>\n

Und weil diese Furche eben nur bei einer Unterart auftaucht und eine noch recht junge Errungenschaft dieser Fruchtfliegen ist, f\u00fchrte dies zu einer weiteren Erkenntnis: Die Dresdner Systembiologen gehen nun davon aus, dass mechanische Kr\u00e4fte Anpassungsdruck erzeugen und eben auch f\u00fcr die Evolution eine wichtige Rolle spielen.<\/p>\n

Evolution\u00e4rer Effekt r\u00fcckte erst sp\u00e4ter in den Fokus der Forscher<\/p>\n

\u201eUnsere urspr\u00fcngliche Frage war, welche Gene an der Bildung der Kopffurche beteiligt sind und welche Rolle die Einst\u00fclpung in der Entwicklung spielt\u201c, betont CBG-Postdoktorand Bruno C. Vellutini. \u201eSp\u00e4ter haben wir unsere Untersuchungen auf andere Fliegenarten ausgeweitet und festgestellt, dass Ver\u00e4nderungen in der Expression des Gens ,buttonhead\u2019 mit der Evolution der Kopffurche zusammenh\u00e4ngen.\u201c<\/p>\n

\n

\u201eMechanische Kr\u00e4fte sind nicht nur f\u00fcr die Entwicklung des Embryos wichtig, sondern auch f\u00fcr die Evolution\u201c
<\/strong>Forschungsgruppenleiter Pavel Tomancak vom MPI-CBG<\/p>\n<\/blockquote>\n

\u201eUnsere Erkenntnisse geben empirische Hinweise darauf, wie mechanische Kr\u00e4fte die Entwicklung von Innovationen in der fr\u00fchen Entwicklungsphase beeinflussen k\u00f6nnen\u201c, meint Gruppenleiter Pavel Tomancak. \u201eWir zeigen, dass mechanische Kr\u00e4fte nicht nur f\u00fcr die Entwicklung des Embryos wichtig sind, sondern auch f\u00fcr die Evolution seiner Entwicklung.\u201c<\/p>\n

Autor: hw<\/p>\n

Quellen: MPI-CBG, Wikipedia, Oiger-Archiv<\/p>\n

Wissenschaftliche Publikation:<\/b><\/p>\n

\u201ePatterned invagination prevents mechanical instability during gastrulation\u201c von Bruno C. Vellutini, Marina B. Cuenca, Abhijeet Krishna, Alicja Sza\u0142apak, Carl D. Modes und Pavel Tomancak, in: \u201eNature\u201c, 3. September 2025, Fundstelle im Netz: Doi: 10.1038\/s41586-025-09480-3<\/a><\/p>\n

\"Repro:<\/p>\n

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