Kammquallen haben ein seltsames Nervensystem, das keinem anderen Tier ähnelt.

Schimmernde, gelatinöse Kammquallen scheinen nicht viel zu verbergen zu haben. Aber ihre hauptsächlich durchsichtigen Körper verbergen ein Nervensystem, das sich von dem jeder anderen bekannten Tierart unterscheidet, berichten Forscher am 21. April in Science.

In den Nervensystemen von allem von Anemonen bis zu Erdferkeln werden elektrische Impulse zwischen Nervenzellen übertragen, sodass Signale von einer Zelle zur nächsten übertragen werden können. Aber das Nervennetz von Ctenophoren, genannt ein Nervennetz, weist diese deutlichen Verbindungsstellen oder Synapsen nicht auf. Stattdessen ist das Nervennetz verschmolzen, wobei lange, stringente Neuronen eine Zellmembran teilen, wie eine neue 3D-Karte seiner Struktur zeigt.

Während das Nervennetz zuvor beschrieben wurde, hatte niemand ein hochauflösendes, detailliertes Bild davon generiert.

Es ist möglich, dass das bizarre Gewebe eine zweite, unabhängige evolutionäre Entstehung eines Nervensystems darstellt, sagen Pawel Burkhardt, ein vergleichender Neurobiologe an der Universität Bergen in Norwegen, und Kollegen.

Ctenophoren werden aufgrund ihrer haarähnlichen Kämme, die sie verwenden, um zu schwimmen, oft als Kammquallen bezeichnet und ähneln äußerlich Quallen. Das rätselhafte Stammesgeschlecht gilt als einer der frühesten Zweige des Tierreichs. Daher war der Besitz eines einfachen Nervensystems von Ctenophoren von besonderem Interesse für Wissenschaftler, die sich für die Evolution solcher Systeme interessierten.

Frühere Genetikforschungen hatten auf die Eigenartigkeit des Nervensystems von Ctenophoren hingewiesen. So konnte beispielsweise eine Studie aus dem Jahr 2018 keinen Zelltyp in Ctenophoren finden, der eine genetische Signatur aufwies, die erkennbaren Neuronen entsprach, sagt Burkhardt.

Burkhardt, zusammen mit der Neurobiologin Maike Kittelmann von der Oxford Brookes University in England und Kollegen, untersuchten junge Seewalnüsse (Mnemiopsis leidyi) mit Elektronenmikroskopen und stellten viele Bilder zusammen, um die gesamte Netzstruktur wiederherzustellen. Ihre 3D-Karte einer ein Tag alten Seewalnuss offenbarte die funky Synapsen-freie Fusion zwischen den fünf ausladenden Neuronen, die das winzige Ctenophore-Netzwerk bildeten.

Die herkömmliche Ansicht ist, dass Neuronen und der Rest des Nervensystems einmal in der Tierstammesgeschichte evoluiert sind. Angesichts dieser "einzigartigen Architektur" und der alten Position von Ctenophoren im Tierreich, erhöht es jedoch die Möglichkeit, dass Nervenzellen tatsächlich zweimal evolviert sind, sagt Burkhardt. "Ich denke, das ist aufregend."

Er fügt jedoch hinzu, dass weitere Arbeiten - insbesondere zur Entwicklung dieser Neuronen - erforderlich sind, um ihre evolutionary Herkunft zu bestätigen.

Die Herkunft des Tier-Nervensystems ist ein unklarer Bereich der Forschung. Schwämme - die traditionellen Konkurrenten um den Titel des ältesten Tieres - haben weder ein Nervensystem noch Muskeln oder grundlegende Sehproteine ​​namens Opsine. Es gibt jedoch immer mehr Beweise dafür, dass Ctenophoren tatsächlich die älteste Tiergruppe sind, sogar älter als Schwämme (SN: 12/12/13).

Falls Ctenophoren zuerst aufkamen, impliziert dies, dass entweder Schwämme eine massive Anzahl von Merkmalen verloren haben oder dass die Ctenophoren sie alle effektiv unabhängig entwickelt haben, sagt Graham Budd, ein Paläobiologe an der Universität Uppsala in Schweden, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Falls Schwämme zuerst auftauchten, ist es immer noch möglich, dass Ctenophoren ihr Nervennetzwerk unabhängig voneinander evolvierten, anstatt es von einem neuronentragenden Vorfahren zu erben, sagt Burkhardt. Ctenophoren haben andere Neuronen außerhalb des Nervennetzes, wie Mesogleal-Neuronen, die in einer gelatinösen Körperschicht eines Ctenophores eingebettet sind, und sensorische Zellen, von denen letztere möglicherweise mit dem Nervennetz kommunizieren, um das Schlagen der Kämme anzupassen. Daher ist es möglich, dass sie ein Mosaik aus zwei Nervensystemen unterschiedlicher evolutionärer Herkunft sind.

Aber Joseph Ryan, ein Bioinformatiker an der University of Florida in Gainesville, glaubt nicht, dass die Ergebnisse zwangsläufig zu einer parallelen Evolution eines Nervensystems führen. Angesichts der langen Existenzzeit von Ctenophoren - insbesondere wenn sie älter als Schwämme sind - hatte das ursprüngliche Nervensystem möglicherweise genügend Zeit, um zu etwas Seltsamem und hoch spezialisiertem zu evolvieren, sagt Ryan, der nicht Teil der Studie war. "Wir haben fast eine Milliarde Jahre Evolution vor uns. Wir werden erwarten, dass seltsame Dinge passieren."

Die Ergebnisse sind "ein weiteres Stück ins Puzzle", sagt Budd. "Es gibt eine Menge, die wir nicht über diese ziemlich häufigen und gut bekannten Tiere wissen."

Zum Beispiel ist unklar, wie das Nervennetzwerk funktioniert. Unsere Neuronen verwenden schnelle Veränderungen der Spannung über ihre Zellmembranen, um Signale zu senden, aber das Nervennetzwerk könnte ganz anders funktionieren, sagt Burkhardt. Es gibt Berichte über potenziell ähnliche Systeme in anderen Tieren, wie beispielsweise bei by-the-wind-sailor jelly (Velella velella). Eine detaillierte Untersuchung von ihnen sowie von Nervennetzen in anderen Ctenophoren-Arten könnte bestimmen, wie ungewöhnlich dieses Synapsen-freie Nervensystem ist.