Die Streifen des Zebrafisches - Wozu und wie entsteht Schönheit bei den Tieren?

Prof. Dr. Christiane Nüsslein-Volhard, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen

Farbmuster sind Merkmale, die bei der Kommunikation zwischen Tieren eine wichtige Rolle spielen. Sie dienen der Erkennung des Artgenossen bei der Schwarmbildung, der Werbung um Sexualpartner und der Revierbildung, sowie der Tarnung oder Täuschung und bieten damit wichtige Merkmale für die Selektion bei der Artentstehung, der Evolution. Fische haben besonders schöne und vielfältige Farbmuster, die durch die mosaikartige Verteilung verschieden gefärbter Pigmentzellen in der Haut zustande kommen. Wie werden diese Muster während der Entwicklung gebildet? Welche Gene sind für die Vielfalt und die Evolution der Farbmuster der Wirbeltiere verantwortlich? Wir untersuchen die Farbmusterbildung beim Zebrafisch Danio rerio, der sich besonders gut für die biologische Forschung eignet. Das Farbmuster besteht aus regelmäßigen goldenen und blauen Streifen, die während der Metamorphose in der Haut des wachsenden Fisches gebildet werden. Es können genetische Mutanten mit geändertem Muster erzeugt werden, die erlauben, die Gene aufzuspüren, die wichtige Rollen bei dem Prozess spielen. Seine Entwicklung erfolgt außerhalb des mütterlichen Organismus und moderne mikroskopische Verfahren erlauben, die Wanderungen der Pigmentzellen bei dem Prozess der Streifenbildung zu verfolgen. Die Pigmentzellen entstammen Stammzellen der Neuralleiste, von der aus sie in die Haut des Fisches wandern um sich dort in übereinanderliegenden Schichten in einem Selbstorganisationsprozess in Streifen zu assortieren. Dabei sind direkte Zellkontakte beteiligt, bei denen auch elektrische Signale zwischen Zellen ausgetauscht werden, ein bisher unverstandener neuartiger Mechanismus der biologischen Musterbildung. Schließlich gibt es eine Reihe von nah verwandten Arten, deren Farbmuster stark variieren, ein faszinierendes System, um mit neuen Verfahren des Gen-editings (Crispr/Cas9) die genetische Grundlage der morphologischen Evolution zu untersuchen.

Datum: 2017-11-06