Mit Elektronenmikroskopen und hochauflösenden Computertomographen rückte ein internationales Forscherteam um James Hagadorn vom Amherst College in Massachusetts den ältesten fossilen Embryos der Welt zuleibe. Die Forscher machten Strukturen innerhalb der Zellen sichtbar und wiesen nach, dass einige der Zellen gerade dabei waren, sich zu teilen.
Die stecknadelkopfgroßen Kügelchen sind 551 Millionen Jahre alt und zu Tausenden in der Doushantuo-Formation in China zu finden. Sie stammen aus dem Erdzeitalter Proterozoikum, als es auf der Erde noch keine mehrzelligen Tiere gab – zumindest sind aus dieser Zeit keine unstrittigen Fossilien von höheren Tieren erhalten geblieben. Erst etwa zehn Millionen Jahre später breiteten sich während der so genannten kambrischen Radiation mehrzellige Tiere plötzlich und in großer Vielfalt über die Erde aus. Der Ursprung dieses evolutionären Urknalls liegt nach wie vor im Dunkeln. Viele Forscher hoffen, dass die uralten Embryonen aus Doushantuo dabei helfen können, das Rätsel zu lösen.
Hagadorn und seinen Kollegen gelang nun erstmals ein Blick ins Innere von 162 besonders gut erhaltenen Embryonen. Teilweise schauten sie sogar ins Innere der Zellen. Sie stellten fest, dass die Anzahl der Zellen bei einem Viertel der Embryonen nicht einer Potenz von zwei entsprach. In der Regel verdoppelt sich die Anzahl der Zellen gleichmäßig, so dass Embryonen aus 2, 4, 8, 16, 32, 64 oder noch mehr Zellen bestehen. Die Forscher fanden aber auch Embryos mit 3, 5, 9, 15, 24 und 31 Zellen. Sie führen dies darauf zurück, dass die Zellteilung bei den ersten Vielzellern, zu denen die Embryonen vermutlich gehörten, womöglich noch nicht so perfekt funktionierte wie bei höheren Tieren. Es könnte aber auch sein, dass sich die Zellen nicht alle gleichzeitig teilten ? ein Phänomen, das auch bei einigen heutigen Tieren zu beobachten und für bestimmte Entwicklungsprozesse wichtig ist.
Innerhalb der Zellen entdeckten die Forscher einige runde Strukturen, bei denen es sich ihrer Meinung nach um Organellen oder Zellkerne handeln könnte. Einige spiegelbildlich angeordnete Strukturen könnten Zellkerne sein, die gerade dabei sind, sich zu teilen, schreiben Hagadorn und Kollegen.
Obwohl die Embryonen außergewöhnlich gut erhalten waren, fanden die Forscher keine Anzeichen für typische Stadien der Embryonalentwicklung, die auch bei den einfachsten mehrzelligen Tieren wie Schwämmen oder Nesseltieren auftreten. Selbst Doushantuo-Embryonen mit etwa tausend Zellen bildeten kein Epithel aus, also eine Gewebeschicht aus mehreren Zelllagen. Auch entstand im Inneren der Embryonen kein Hohlraum, wie es bei höheren Tieren typisch ist. “Das spricht gegen frühere Vermutungen, die Embryonen könnten komplexere Tiere wie etwa Gliederfüßer repräsentieren”, sagt Hagadorn. “Vermutlich handelt es sich um sehr einfache Formen, die zum Beispiel mit den Vorfahren der Schwämme verwandt waren.”
James Hagadorn (Amherst College, Massachusetts) et al.: Science Bd. 314, S. 291 Ute Kehse
