Betreff:    | Säugetier- und Okulaugen – ein zweiter Blick
Datum:      | 28. Feb 2011
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Für den Oktopus erstellten sie eine Bibliothek von cDNA-Sequenzen aus Oktopusaugen und kamen auf etwa 2824 „nichtredundante Sequenzen" zur Untersuchung. Davon wurden 1052 einem Protein zugeordnet. Von diesen tausend Proteinen waren nur 691 Proteine mit bekannter Funktion.

2) Die Autoren verwendeten 3809 menschliche Augen-Gene aus Body Map und 2430 menschliche Bindegewebs-Gene aus BodyMap im Vergleich zu den 1052 Genen aus dem Oktopus, die einem Protein entsprechen. Sie stellten fest: „162 Gene werden sowohl bei Oktopus- als auch bei menschlichen Augen gemeinsam exprimiert, wohingegen nur 44 Gene sowohl bei Oktopus-Augen als auch bei menschlichem Bindegewebe gemeinsam exprimiert werden." Ich verstehe dies überhaupt nicht, denn von den dort beteiligten 1052 Genen sind 111 für Enzyme und 39 für ribosomale Proteine. Sowohl Oktopus-Augen als auch menschliches Bindegewebe führen Glykolyse und den Krebs-Zyklus sowie Proteinsynthese und alle grundlegenden Zellbiochemie-Prozesse gemeinsam durch. Es gibt sicherlich mehr als 44 geteilte Gene! Aber das ist, was die Studie besagt. Hinweis: Diese Zahlen zeigen nur gemeinsam exprimierte Gene unter denen an, die mit bekannten Proteinen assoziiert sind. Dies umfasst nur etwa 1/3 der insgesamt in den Zellen exprimierten Gene.

Ich behaupte nicht, mit diesen Informationen irgendeine Verwirrung ausgeräumt zu haben. Ich wiederhole lediglich, was die Autoren schreiben, was meiner Meinung nach nur Verwirrung hinzufügt.

3) Der letzte gemeinsame Vorfahre der Bilateria besaß fast sicher ein gut entwickeltes zentrales Nervensystem mit einer vorderen Vergrößerung, die als Gehirn bezeichnet wird, und spezialisierten Sinnesorganen, darunter Photorezeptoren, die als Augen bezeichnet werden können. Dies sind Merkmale aller bilateralen Tiere.

Seit vielen Jahrzehnten ist bekannt, dass es im Wesentlichen zwei deutlich unterschiedliche Typen von Photorezeptorzellen gibt: solche, die von Zilien-Zellen abstammen (wie die Stäbchen und Zapfen bei Wirbeltieren), und solche, die von Zellen mit Mikrovilli statt Zilien abstammen (der „rhabdomere" Rezeptortyp), der bei Protostomen wie Insekten und Weichtieren vorkommt. Dies führte zur Annahme, dass Photorezeptoren unabhängig bei Protostomen (die Insekten- und Weichtierlinie) und Deuterostomen (die Echinodermen- und Chordaten/Wirbeltierlinie) entstanden sind. Es stellt sich jedoch heraus, dass einige Muscheln und Jakobsmuscheln ziliäre Photorezeptoren besitzen und einige Seesterne mikrovilläre Photorezeptoren haben. Aber die wirklich große Veränderung war die Entdeckung, dass das Gen Pax6 ein Master-Control-Gen für die Augenbildung ist und bei allen bilateralen Tieren, Protostomen und Deuterostomen weitgehend konserviert ist. Das Mausgen PAX6 kann die Augenentwicklung bei der Fruchtfliege auslösen! Das zwingt zu dem Schluss, dass die Augenbildung bereits im gemeinsamen Vorfahren der Bilateria vorhanden sein muss.

Leider wird Pax6 im Oktopus nicht exprimiert. Das ist nur einer dieser Zufälle, die in der Biologie ständig auftreten: Pax6 findet sich in den nicht-kamerahaften Augen von Jakobsmuscheln und in den kamerahaften Augen von Tintenfischen, sodass der Eindruck entsteht, dass Pax6 dort sein Werk verrichten sollte. Auch erfüllt Pax6 eine ganze Reihe anderer Funktionen als nur die Kontrolle der Augen: Es ist an der Bildung spezialisierter olfaktorischer Neuronen beteiligt und findet sich zudem in der Bauchspeicheldrüse sowie in vielen Teilen des Nervensystems.

Mein Eindruck ist, dass Sie niemals ein regulatorisches oder Kontrollgen finden werden, das "diese eine spezifische Funktion und nur diese" hat, wie "ein Auge aufbauen". Um Gene mit dem Phänotyp zu verbinden, benötigen Sie ein Ensemble von Genen, die alle zusammen in der richtigen Muster- und Sequenz interagieren, und kein einzelnes spezifisches Gen hat eine einzige spezifische Funktion. Es ist, als würde man sagen: "Was ist die spezifische Funktion dieses bestimmten Flip-Flops oder NAND-Schaltkreises in der CPU dieses Computers?" Nun, es hängt davon ab, was der Computer gerade tut. Es gibt eine spezifische Funktion, aber es handelt sich um eine sehr technische Angelegenheit, die in die Low-Level-Details des inneren Funktionsablaufs des Computers involviert ist. Ähnlich hat die "Funktion" eines Gens eine sehr technische Bedeutung in den Low-Level-Details des inneren Funktionsablaufs der Zelle, kann aber wirklich nicht mit der Gesamt-Morphologie oder dem Phänotyp des fertigen Organismus in Verbindung gebracht werden. Was wir stattdessen tun, ist zu sagen, dass "Störungen von Pax6 wirklich schwere Missbildungen des visuellen Systems verursachen, wobei dies als ihr unmittelbar sichtbarster Effekt gilt". Daher nennen wir es das "Auge-Kontrollgen", obwohl es in anderen Geweben eine Vielzahl anderer wichtiger Funktionen hat, die bei oberflächlicher Betrachtung weniger offensichtlich sind.

Es gibt kein „Kameraauge"-Gen oder eine Genmenge, die bei Cephalopoden-Mollusken und Wirbeltieren gemeinsam vorkommt. Es gibt regulatorische Gene, die, wenn sie in den richtigen Kombinationen zusammengefügt werden, komplexe Strukturen erzeugen. Diese teilen wir mit allen Tieren. Wie wir sie in verschiedenen Kombinationen zusammenfügen, variiert enorm im Tierreich.