Mittwoch, 22. Juli 2015

Ein Stück Erdgeschichte im Darm

     FAU-Paläontologen untersuchen Daten zu fossilen Plattwürmern
Wer eine Katze oder Hund als Haustier hat, muss ihm regelmäßig Tabletten und Pasten geben, um sie von Würmern zu befreien. Doch wie lange gibt es diese Wirt-Parasit-Beziehung schon – litten bereits Dinosaurier an Wurmkrankheiten? Ein internationales Team unter Leitung der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) hat alle wissenschaftlich dokumentierten Vorkommen von fossilen Plattwürmern analysiert und unter anderem untersucht, welcher Zusammenhang mit der Evolution ihrer Wirtstiere besteht. Ihre Ergebnisse haben sie in der Fachzeitschrift Advances in Parasitology veröffentlicht*.

Werden Menschen von Würmern befallen, kann dies meist in Stuhlproben nachgewiesen werden. Diese Methode funktioniert auch, wenn die Exkremente, zum Beispiel von bereits ausgestorbenen Tierarten, als Koprolithen versteinert sind. Das internationale Forscherteam um Dr. Kenneth De Baets, Lehrstuhl für Paläoumwelt, wertete alle weltweit dokumentierten Vorkommen von fossilen Plattwürmern aus. Die ältesten Nachweise für parasitische Würmer stellen Fossilien von primitiven Fischen dar, die vor etwa 382 Millionen Jahren im Devon-Zeitalter lebten. In diesen Fischen fanden Wissenschaftler mehr als 75 fossile Haftstrukturen, mit denen sich die Würmer im Darm ihres Wirts festhielten. Es handelt sich vermutlich um Hakensaugwürmer – parasitische Plattwürmer mit einfachen Lebenszyklen – und möglicherweise auch um andere parasitäre Würmer, wie Band- und Kratzwürmer. Den ältesten Beleg für Bandwürmer mit komplexen Lebenszyklen enthalten Hai-Koprolithen aus dem Perm, die etwa 259 Millionen Jahre alt sind. Sie nutzten im Gegensatz zu einfacheren Plattwürmern mehrere verschiedene Lebewesen als Wirte, um sich möglichst effektiv auszubreiten. Weitere versteinerte Exkremente aus der Kreidezeit, etwa 126 Millionen Jahre alt, zeigen, dass auch terrestrische Tiere wie Dinosaurier bereits mit Bandwürmern befallen waren.


Doch auch wenn anhand der Analyse klar wurde, dass es Plattwürmer schon sehr lange gibt, vermuten die Paläontologen, dass sie bereits im Kambrium-Ordovizium vor etwa 485 Millionen Jahren existierten – aus dieser Zeit datieren die bisher ältesten Fossilien der entsprechenden Wirbeltierwirte. Was die Wissenschaftler jedoch auch feststellten, als sie die bisherigen Funde auswerteten: Dieser sogenannte Fossilbericht ist zwar konsistent und zeigt lange Beziehungen zwischen Plattwürmern und Wirtstieren über Millionen von Jahren auf. Allerdings sind die Lücken derzeit noch zu groß, um sagen zu können, in welchem Maße die Evolution der Parasiten mit derer ihrer Wirte oder mit sich ändernden Umweltbedingungen zusammenhängt.


Um noch mehr darüber herauszufinden, wie sich Plattwürmer entwickelt haben, wollen die Forscher deshalb Methoden wie molekulare Uhren anwenden. Damit ist es möglich, den Zeitpunkt, wann sich zwei Arten aufgespaltet haben, zu bestimmen. Dazu wird das Erbgut der zwei Arten sequenziert und untersucht, wie viele Unterschiede es gibt. Je mehr Mutationen zu finden sind, desto weiter liegt der gemeinsame Vorfahr in der Vergangenheit. Schwierig ist jedoch zu sagen, wie schnell eine solche molekulare Uhr tickt, da dafür bestimmt werden muss, in welchen zeitlichen Abständen es zu einer Mutation kam. Die Paläontologen um Dr. De Baets wollen die Uhren mit Hilfe fossiler und geologischer Daten kalibrieren. Auf diese Weise hoffen die Wissenschaftler, zu einem verlässlicheren Zeitrahmen für die Entstehung der Plattwürmer zu kommen. Eine andere Methode, die De Baets bei einem Forschungsaufenthalt am renommierten Naturhistorischen Museum in London einsetzen will, sind Untersuchungen mit Micro-Computertomografen. Damit lassen sich die Fossilien untersuchen, ohne dass sie zerstört werden, es lassen sich 3D-Aufnahmen erstellen, fehlende Stücke rekonstruieren oder innere Strukturen in Koprolithen sichtbar machen.


* De Baets, K., Dentzien-Dias, P., Upeniece, I., Verneau, O., and Donoghue, P. C. J., 2015, Constraining the Deep Origin of Parasitic Flatworms and Host-Interactions with Fossil Evidence, Advances in Parasitology, in Press.
http://dx.doi.org/10.1016/bs.apar.2015.06.002

Dr. Susanne Langer Kommunikation und PresseFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg


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