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05.05.2006 - ENTWICKLUNGSBIOLOGIE

Dogma über Hox-Gene gekippt

Tanja Dimitrov

Zur Erklärung der Formenvielfalt im Tierreich kann seit Abschluss einer wissenschaftlichen Studie der Stiftung Tierärztliche Hochschule (TiHo) Hannover, der Yale University und der James Cook University in Australien nicht mehr das so genannte Hox-System herangezogen werden. Denn anders als bisher postuliert, scheint die durch die Hox-Gene bestimmte Entwicklung der Körperachse, nicht bei allen Vielzellern von diesen abzuhängen. Eine Arbeitsgruppe um Prof. Bernd Schierwater an der TiHo konnte anhand der Untersuchung von verschiedenen Nesseltierchen zeigen, dass die Hox-Gene bei Niederen Tieren nicht in vergleichbarer Form vorliegen.

Die neuen Befunde sind auch deshalb überraschend, weil die Besonderheiten des Hox-Systems bisher als generelle Grundlage für die Evolution besonders vielfältiger Bauplanmuster entlang der Hauptkörperachse galten, etwa von der Entstehung eines vielgliedrigen Rumpfes mit vielen Beinpaaren bei Ringelwürmern bis zur Entstehung eines kurzen Rumpfes mit Flügeln bei Insekten. Der Mechanismus dieser Formenvielfalt bei niederen Tieren wird somit zum Rätsel und auch die Hypothese, alle höheren Tiere hätten sich aus den Nesseltieren entwickelt, wird somit grundsätzlich in Frage gestellt.

Bislang galt die u.a. von Prof. Christine Nüsslein-Volhard vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie aufgestellte These, dass die Hox-Gene die Entwicklung eines Tieres vom Kopf bis zum Schwanz festlegen. Nüsslein-Volhard war davon ausgegangen, dass die Hox-Gene bei allen Tieren in der gleichen Reihenfolge angeordnet sind und immer in der gleichen Reihenfolge abgelesen werden. Dafür hatte sie 1995 den Nobelpreis für Medizin und Physiologie erhalten.

Die Arbeitsgruppe um Prof. Bernd Schierwater, Leiter des Instituts für Tierökologie und Zellbiologie der TiHo, konnte nun jedoch anhand von Untersuchungen an verschiedenen Cnidaria zeigen, dass die Hox-Gene bei Niederen Tieren weder in vergleichbarer Form noch in der beschriebenen Anordnung existieren. Darüberhinaus haben die Wissenschaftler entdeckt, dass auch die Funktion der Hox-Gene bei Niederen Tieren eine andere ist. Ein bislang als gleich angesehenes Gen, das bei höher entwickelten Tieren die Information für die Ausbildung des Hinterendes trägt, ist so z.B. bei Niederen Tieren für die Kopfbildung verantwortlich.

Mehr im Internet:
Der vollständige Artikel in Current Biology
Hox-Gene
Institut für Tierökologie und Zellbiologie, Tierärztliche Hochschule Hannover

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