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Wandernde Zellen

Unsere Körperzellen können ihre Form verändern und sich aktiv fortbewegen. So wandern beispielsweise bestimmte Immunzellen durch unser Gewebe, um Krankheitserreger aufzuspüren und zu bekämpfen.

Möglich macht das unter anderem ein dynamisches Gerüst aus Proteinen, das sogenannte Zytoskelett. Doch wann ist diese Fähigkeit im Laufe der Evolution entstanden?

Neue Erkenntnisse liefert eine Studie über die sogenannten Asgard-Archaeen. Diese einzelligen Mikroorganismen gehören zu den Archaeen, die neben Bakterien und Eukaryoten eine der drei großen Reiche des Lebens bilden.

Genetisch stehen Asgard-Archaeen den Eukaryoten, zu denen auch wir Menschen zählen, besonders nahe. Deshalb sind sie für die Erforschung der Entstehung komplexer Zellen von großer Bedeutung.

Bereits bekannt war, dass Asgard-Archaeen Gene für Proteine besitzen, die auch am Zytoskelett unserer Zellen beteiligt sind. Ein internationales Forschungsteam aus Österreich, Deutschland und Japan untersuchte nun zwei Vertreter dieser Gruppe mithilfe von Lebendzellmikroskopie, um ihre Beweglichkeit genauer zu erforschen.

Dabei beobachteten die Forschenden, wie die Archaeen lange, dünne Zellfortsätze ausbildeten, die sich innerhalb weniger Minuten verlängerten, verzweigten und wieder zurückzogen.

Mithilfe dieser Fortsätze konnten sie sich aktiv über Glasoberflächen bewegen. Teilweise hefteten sich die Fortsätze am Untergrund fest und zogen anschließend den Zellkörper nach.

Weitere Experimente zeigten, dass dabei ein Aktin-ähnliches Protein namens Lokiactin eine zentrale Rolle spielt. Wurde dessen Funktion durch bestimmte Wirkstoffe gestört, kamen die Zellen zum Stillstand.

Diese Entdeckung ist tatsächlich für das Verständnis der Evolution interessant.

Nach gängigen Modellen entstanden die ersten Eukaryoten aus einer engen Verbindung zwischen einem archaeellen Vorfahren und einem Bakterium, das innerhalb dessen lebte. Aus diesem „einverleibten“Bakterium entwickelten sich dann die Mitochondrien (Endosymbiontentheorie).

Die Fähigkeit, bewegliche Zellfortsätze auszubilden, könnte bereits bei diesem archaeellen Vorfahren vorhanden gewesen sein.

Wie diese Verbindung vor rund zwei Milliarden Jahren tatsächlich entstand, ist bis heute ungeklärt. Die neuen Beobachtungen legen jedoch nahe, dass schon die archaeellen Vorfahren unserer Zellen bewegliche Fortsätze besaßen, mit denen sie möglicherweise auch Kontakt zu anderen Mikroorganismen aufnehmen konnten.

Quelle:
Radler et al. (2026), Nature
“Dynamic protrusions mediate crawling motility in Asgard archaea”

doi.org/10.1038/…

Tip: Videos im supplementary material

Kopfüber in die Fluten

Basstölpel sind beeindruckende Jäger. Auf der Suche nach Fischen stürzen sie sich aus der Luft kopfüber ins Meer und erreichen dabei Geschwindigkeiten von bis zu 110 km/h. Zum Vergleich: Ein Turmspringer erreicht beim Sprung von der Zehn-Meter-Plattform etwa 50 km/h (das sagt jedenfalls Google).

Beim Auftreffen auf die Wasseroberfläche wirken enorme Kräfte auf Kopf und Hals. Wie überstehen die Vögel diese Belastung, ohne sich dabei schwer zu verletzen?

Ein Forschungsteam der University of Washington hat untersucht, welche Rolle die Halswirbelsäule dabei spielt. Dafür analysierten die Forschenden die Skelette von 15 Vögeln aus sieben Arten, darunter Basstölpel, Tölpel, Eisvögel und Kormorane. Mithilfe hochauflösender Computertomografie erstellten sie dreidimensionale Modelle der Halswirbel und verglichen deren Form und Aufbau.

Die untersuchten Arten nutzen unterschiedliche Jagdstrategien. Während Tölpel und Eisvögel ihre Beute durch einen kopfüber ausgeführten Sturzflug ins Wasser verfolgen, tauchen Kormorane von der Wasseroberfläche aus ab und schwimmen unter Wasser ihrer Beute hinterher. Dabei erreichen die Vögel ganz unterschiedliche Geschwindigkeiten und ihre Halswirbelsäulen sind entsprechend verschiedenen Belastungen ausgesetzt.

Die Analyse zeigte deutliche Unterschiede im Knochenbau zwischen den verschiedenen Tauchstrategien.

Vögel, die sich kopfüber ins Wasser stürzen, besitzen vergleichsweise kurze, breite und kräftige Halswirbel mit vergrößerten Gelenkflächen. Diese Bauweise kann helfen, die beim Aufprall entstehenden Kräfte auf eine größere Fläche zu verteilen und ein gefährliches Abknicken der Halswirbelsäule zu verhindern.

Besonders ausgeprägt ist diese Anpassung bei den schnell tauchenden Tölpeln. An den vorderen Halswirbeln entdeckten die Forschenden sogar zusätzliche Gelenkflächen, die bei den untersuchten Kormoranen und Eisvögeln komplett fehlen. Sie könnten die Beweglichkeit des Halses beim Aufprall gezielt begrenzen und dadurch für zusätzliche Stabilität sorgen.

Interessant ist dabei, dass die Halswirbelsäule nicht einfach möglichst starr sein darf. Ihre natürliche Krümmung ermöglicht es, einen Teil der Belastung wie eine Feder abzufangen. Ein bischen wie bei der S-Form unserer Wirbelsäule.

Gleichzeitig müssen die einzelnen Wirbel stabil genug sein, um den enormen Kräften standzuhalten. Entscheidend ist also das Zusammenspiel von Beweglichkeit und Stabilität.

Insgesamt zeigt sich hier ein tolles Beispiel für den engen Zusammenhang zwischen Anatomie und Lebensweise. Und falls mal die Frage aufkommt, wie man denn an Dinoknochen Rückschlüsse auf deren Lebensweise ziehen kann, konnte hier vielleicht eine Idee vermittelt werden, wie das grundsätzlich funktionieren kann.

Quelle:
Vandenberg et al. (2026), The Anatomical Record
“Morphological adaptations of cervical vertebrae in plunge-diving sulids”

doi.org/10.1002/…

Eigentlich haben sich moderne Menschen und Neandertaler auf unterschiedlichen Kontinenten getrennt voneinander entwickelt. Dennoch steckt in manchen von uns Neandertaler-DNA. Wie sie dorthin kam, ist allerdings umstritten. (+)

#Evolution #Genetik #Neandertaler

t3n.de/news/…

Tinder für Fische

Bei der Partnerwahl müssen auch Tiere viele Merkmale gleichzeitig bewerten. Welche davon wichtig sind, untersuchen Forschende z.B. indem sie zwei mögliche Partner präsentieren, die sich gezielt in einem Merkmal unterscheiden.

Ein Forschungsteam der University of Exeter hat diesen Aufbau nun quasi mit einem Partnergenerator digitalisiert.

Im Zentrum der Forschung stehen Grüne Schwertträger. Die Fische bekamen auf zwei Bildschirmen animierte Artgenossen des jeweils anderen Geschlechts gezeigt. Körpergröße, Färbung, Streifenmuster und bei den Männchen auch das namensgebende „Schwert“ konnten dabei variieren.

Der digitale Fisch, bei dem sich das Versuchstier länger aufhielt, kam eine Runde weiter. Anschließend wurden die Merkmale der Gewinner nach dem Prinzip eines genetischen Algorithmus neu kombiniert. Über neun solcher „Generationen“ entstanden so nach und nach virtuelle Fische, deren Aussehen durch die Vorlieben eines echten Fisches mitbestimmt wurde.

Bei den Männchen zeichnete sich dabei eine ziemlich eindeutige Vorliebe ab. Ihre virtuellen Weibchen wurden im Verlauf des Experiments im Durchschnitt rund 24 Prozent größer. Das passt biologisch durchaus, denn bei diesen Fischen hängt die Körpergröße der Weibchen eng mit ihrer Fruchtbarkeit zusammen.

Bei den Weibchen zeigte sich dagegen keine gemeinsame Vorliebe für eine bestimmte Kombination männlicher Merkmale.

Ihre Entscheidungen waren dennoch nicht zufällig. Am Ende bevorzugten sie jeweils die virtuellen Männchen, die sich aus ihren eigenen vorherigen Auswahlentscheidungen entwickelt hatten. Sa hat sich quasi jede Versuchsteilnehmerin einen perfekten Partner “gebacken”.

Insgesamt könnte das darauf hindeuten, dass Weibchen durchaus unterschiedliche Vorstellungen von einem attraktiven Partner haben.

Tja, es scheint wohl ein evolutionäres Muster zu sein mit uns Frauen, nicht leicht zu durchschauen und immer total anspruchsvoll.

Aber im Ernst, die Studie klingt vielleicht etwas eigenartig, am Ende ging es aber zunächst darum zu zeigen, dass diese neue Methodik überhaupt funktioniert.

Was die Forschungsgruppe nun mit dem „geprüften“ Setup anstellt, darauf bin ich sehr gespannt.

Quelle:
Bullough et al., 2026, Royal Society Open Science, „Exploring male and female mate preferences using genetic algorithms and digital phenotypes”

doi.org/10.1098/…

Emergenz: Der Ursprung biologischer Komplexität

Von einfachen Molekülen bis zur ersten lebenden Zelle war es kein plötzlicher Sprung, sondern eine Entwicklung über viele Stufen zunehmender Komplexität. Das klingt vielleicht zunächst banal, ist aber, so finde ich jedenfalls, wirklich spannend.

Eine Übersichtsarbeit der Goethe-Universität Frankfurt beleuchtet genau diesen Übergang und beschreibt, wie aus chemischen Wechselwirkungen schrittweise Systeme entstehen konnten, die wir letztlich als Leben bezeichnen.

Im Mittelpunkt steht dabei das Konzept der „Emergenz“. Gemeint ist, dass neue Eigenschaften entstehen, wenn unterschiedliche Bestandteile miteinander wechselwirken. Diese Eigenschaften lassen sich gleichzeitig aber nicht einfach aus den einzelnen Komponenten ableiten. Das Ergebnis ist quasi mehr, als die Summe der einzelnen Teile.

Ein klassisches Beispiel ist Wasser: Einzelne Wasserstoff- oder Sauerstoffatome besitzen noch keine der besonderen Eigenschaften, die Wasser auszeichnen. Erst ihre Verbindung erzeugt ein Molekül mit völlig neuen physikalischen Eigenschaften.

Die Arbeit beschreibt, dass genau solche emergenten Eigenschaften vermutlich entscheidend für die Entstehung des Lebens waren. Wasser spielt dabei eine zentrale Rolle. Durch seine Polarität zwingt es Molekülen bestimmte räumliche Ordnungen auf. So lagern sich beispielsweise fettartige, wasserabweisende Molekülteile bevorzugt nach innen zusammen, während wasserliebende Bereiche nach außen zeigen. Dadurch können sich komplexe Strukturen stabil bilden, wie etwa Membranen, die wir gestern schon näher betrachtet haben (reminder: Lipiddoppelschicht). Das gilt aber natürlich auch für Proteine oder eben Nukleinsäuren wie RNA und DNA.

In einem immer komplexeren System werden so manchmal kritische Zustände erreicht, bei denen sich durch Emergenz fundamentale Eigenschaften ändern oder einfach neu entstehen. Dadurch werden plötzlich neue Funktionen möglich, z. B. Moleküle, die ihre eigene Struktur reproduzierbar „beschreiben“ können. Erst dadurch werden Prozesse wie Replikation, Vererbung und letztlich Evolution überhaupt möglich.

Wichtig ist, dass diese Übergänge nicht als geradliniger Plan verstanden werden sollte, sondern das Ergebnis unzähliger Wechselwirkungen, Zufälle und eben emergenter Prozesse. Da ist nichts ülanbar.

Würde man die Erde vier Milliarden Jahre zurücksetzen und alles noch einmal beginnen lassen, würde vermutlich etwas völlig anderes entstehen als das Leben, das wir heute kennen, weil einfach die zugrundeliegenden Zufälle andere wären.

Quelle:
Schwalbe et al. (2026), Angewandte Chemie International Edition
doi.org/10.1002/…

Der Nerd und der Kraftprotz

Klischee gefällig? Der eine ist ideenreich, eher muskellos und clever, der andere stark, dominant und wenig erfinderisch. Was nach Schulhof oder Sitcom klingt, findet sich erstaunlich ähnlich auch im Tierreich wieder, zumindest bei Mäusen.

Forschende am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie untersuchten, wie gut Hausmäuse neue Probleme lösen und welche Rolle diese Fähigkeit bei der Partnerwahl spielt. Dabei zeigte sich zunächst ein interessanter Zusammenhang bei den Männchen.

In naturnahen Populationen von Hausmäusen waren besonders einfallsreiche Männchen im Durchschnitt leichter und dadurch körperlich weniger durchsetzungsstark, während kräftigere Tiere Vorteile in direkten Auseinandersetzungen hatten, aber seltener neue Lösungen fanden.

Spannend wird es bei der Partnerwahl. Denn die Weibchen bevorzugten keineswegs alle denselben Typ. Innovative Weibchen bevorzugten schwerere Männchen, während nicht innovative Weibchen häufiger innovative Partner wählten. Im kontrollierten Versuch entschieden sie sich damit tendenziell für Männchen mit jeweils anderen Eigenschaften als ihren eigenen.

Nun könnte man sich fragen, warum sich dennoch die ganze Bandbreite der Verhaltensweisen im Laufe der Evolution erhalten hat und nicht alles zu einem Einheitsbrei wurde.

Genau hier kommt die Partnerwahl ins Spiel. Wenn unterschiedliche Weibchen unterschiedliche Männchentypen bevorzugen, gibt es eben nicht den einen Typ, der grundsätzlich den größten Fortpflanzungserfolg hat. Je nachdem, wer auswählt, können unterschiedliche Eigenschaften von Vorteil sein.

Hinzu kommt der mögliche Kompromiss zwischen Innovationsfähigkeit und körperlicher Konkurrenzfähigkeit. Wenn eine Strategie Vorteile in einem Bereich bringt, dafür aber mit Nachteilen in einem anderen verbunden ist, muss sich ebenfalls nicht zwangsläufig eine einzige optimale Kombination durchsetzen.

Zusammen könnten solche gegenläufigen Selektionskräfte dazu beitragen, dass unterschiedliche Verhaltensweisen innerhalb einer Population langfristig erhalten bleiben.

Somit gibt es keinen idealen Typ, sondern einfach unterschiedliche Strategien. Ein Hoch auf die Vielfalt!

📖 Quelle:
Vezyrakis et al., 2026, Current Biology
cell.com/current-biology/…