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Unscharfe Bindeglieder

Schöne Biologie

Ralf Neumann


Schöne Biologie

(13.05.2022) Vor knapp einem Jahr schrieben wir an dieser Stelle (LJ 6/2021: 25): „Survival of the Fittest, Hopeful Monsters, Frozen Accidents,... Gerade die Evolutionsbiologie hat eine Reihe kraftvoll-blumiger Begriffe hervorgebracht, die – nebenbei bemerkt – meist in deutscher Übersetzung deutlich verlieren. Das Dilemma mit solchen Begriffen ist jedoch, dass sie sich zwar besonders gut einprägen, zugunsten der ‚Blumigkeit‘ aber oftmals an Trennschärfe verlieren. Die Folge ist, dass man immer wieder die eine oder andere falsche Bedeutung mit hineinlegt. Und dieses ‚Missverständnis‘ wird man oftmals umso schwerer wieder los.“

Damals ging es mit „Lebenden Fossilien“ (Living Fossils) weiter, heute sollen die Missing Links dran sein. „Fehlende Bindeglieder“ also. Womit vor allem bei evolutionären Übergängen von einem Organismenprinzip zum nächsten diejenigen Zwischenformen gemeint sind, die man (noch) nicht kennt.

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Nehmen wir als Beispiel einen der ganz großen Übergänge (Major Transitions) in der Evolutionsgeschichte: die Entwicklung der eukaryotischen Zelle. Die Frage lautet also: Wie entstand aus einer prokaryotischen Bakterien- oder Archaeenzelle, die ja im Großen und Ganzen wenig gegliederte Molekülsäcke darstellen, die komplexe Zelle der Eukaryoten mit ihrer klar strukturierten Kompartimentierung in verschiedene Organellen?

Erst kürzlich betrat eine ziemlich „heiße“ Zwischenform die Bühne: das Riesenbakterium Thiomargarita magnifica. Ein US-Team spürte es in karibischen Mangroven auf – und verkündete bald darauf durchaus Erstaunliches (bioRxiv, doi: 10.1101/2022. 02.16.480423): Bei einer Länge von bis zu zwei Zentimetern ist das Schwefelbakterium mit bloßem Auge sichtbar und übertrifft damit sogar Drosophila und Caenorhabditis um ein Vielfaches. Zudem tummeln sich in dessen Genom von insgesamt elf Millionen Basenpaaren Länge um die 11.000 Gene – ebenfalls weit mehr als in allen anderen bislang bekannten Prokaryotengenomen.

Der Clou jedoch ist , dass die DNA-Fäden nicht einfach frei in T. magnificas Riesenzelle herumschwimmen, sondern komplett in einen eigenen Membransack verpackt sind. Überdies füllt ein weiterer Membransack, der fast ausschließlich Wasser enthält, knapp drei Viertel des Zellvolumens aus.

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Sind das bereits Organellen? Bildet T. magnifica gar eine Art primitiven Zellkern? Womit immerhin das zentrale und namensgebende Unterscheidungsmerkmal von eukaryotischer und prokaryotischer Zelle wackeln würde: griechisch „karyon“ = Kern, „eu“ = richtig, „pro“ = vor.

Klar, dass viele daher in T. magnifica reflexartig ein Missing Link im Übergang von der „vorkernigen“ in die „richtigkernige“ Zellform sehen. Science schrieb gar: „Eine Riesen-Mikrobe aus den Mangroven könnte ein Missing Link zwischen einzelligen Organismen und denjenigen Zellen sein, die uns Menschen ausmachen“ (Science, doi: 10.1126/science.ada1620).

Nein, kann es nicht! Zumindest nicht im strengen Sinne. Seit dem letzten gemeinsamen Vorfahren von prokaryotischer und eukaryotischer Zelle hat die Linie von T. magnifica genau so viele Jahrmillionen Evolution hinter sich gebracht wie der Riesenbusch aller eukaryotischen Linien, der von dort aus seinen Ursprung nahm. Entsprechend sitzt T. magnifica ebenfalls auf der Spitze eines Zweiges, der allerdings zu dem ganz anderen Riesenbusch der Prokaryoten gehört, der sich damals von dem Eukaryotenbusch abspaltete. T. magnifica dürfte daher heute ganz anders aussehen als ein echtes Missing Link von damals.

Klar, so streng ist es nicht gemeint. Vielmehr geht es darum, dass uns T. magnifica womöglich heute noch Hinweise auf die Mechanismen gibt, über welche Zwischenstufen der Übergang von der prokaryotischen zur komplexen Eukaryotenzelle vor sich gegangen sein könnte. Das jedoch auch als Missing Link zu bezeichnen, macht den Begriff letztlich unschärfer.

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