Quallen wurden gentechnisch so verändert, dass ihre Neuronen aufleuchten, wenn sie stimuliert werden: Die Rätsel des menschlichen Gehirns könnten dank dieser Tiere gelöst werden
Von allen Rätseln, die den menschlichen Körper umgeben, ist eines der faszinierendsten für die Wissenschaftler das Verständnis der Funktionsweise des Gehirns. Zu wissen, was in unserem Gehirn aktiviert wird, wenn wir eine Entscheidung treffen, einen Reiz empfangen oder einen Muskel bewegen. Wir haben zum Beispiel herausgefunden, dass es nicht stimmt, dass wir nur 10 % unseres Gehirns nutzen. Eine neue Studie über das Gehirn einer Qualle könnte Neurowissenschaftlern auf der ganzen Welt helfen.
Die Studie der Neurowissenschaftler
Das menschliche Gehirn hat 100 Milliarden Neuronen, zwischen denen 100 Billionen Verbindungen bestehen. Ein sehr komplexes Rätsel, das es zu lösen gilt. Aber Hinweise zur Lösung dieses Problems könnten von einem unendlich einfacheren Lebewesen kommen: der Qualle.
Speziell für diese Studie wählten die Forscher Clytia hemisphaerica, eine Quallenart, die ausgewachsen etwa einen Zentimeter Durchmesser hat. Forscher am Caltech in den USA haben eine Art Werkzeugkasten entwickelt, um an seinem Erbgut zu arbeiten.
Mit diesen speziell für Clytia entwickelten Werkzeugen haben die Forscher das Tier genetisch verändert: Seine Neuronen leuchten nun mit einem fluoreszierenden Licht, wenn sie aktiviert werden. Und da Quallen durchsichtig sind, können die Forscher die neuronale Aktivität der Tiere in ihrem täglichen Leben beobachten. Das heißt, was mit ihrem Gehirn passiert, wenn die Qualle sich bewegt, frisst, vor Fressfeinden wegläuft und wie sich ihre Neuronen koordinieren.
Was uns eine Qualle über das menschliche Gehirn sagen kann
Quallen sind extrem ungewöhnliche Tiere, wenn es um die Forschung geht. Auf genetischer Ebene ähneln sie keinem anderen Tier. Würmer, Fliegen, Fische und Mäuse sind sich ähnlicher: Sogar genetisch gesehen ist ein Wurm dem Menschen ähnlicher als eine Qualle.
Quallen ermöglichen es den Wissenschaftlern daher, Fragen zu stellen und in gewisser Weise "abstraktere" Antworten zu finden: Funktioniert so die Neurowissenschaft? Gelten die gleichen Prinzipien für alle Arten von Nervensystemen, auch für die, die vom Menschen am weitesten entfernt sind? Wie könnte ein ursprüngliches Nervensystem ausgesehen haben?
Ein großer Unterschied zwischen unseren Gehirnen und denen von Quallen besteht darin, dass unsere Gehirne an einer einzigen Stelle, nämlich unter dem Schädel, konzentriert sind, während ihre Gehirne wie ein Netzwerk über den ganzen Körper verteilt sind. Die einzelnen "Teile" einer Qualle können autonom arbeiten, ohne zentrale Kontrolle.
Dies scheint eine erfolgreiche Strategie der Evolution zu sein, denn Quallen haben geologische Epochen und kontinentale Umwälzungen überlebt. Die Forscher fragten sich, wie dieses Gehirn funktioniert, und nahmen sich ein Beispiel an den Fressgewohnheiten von Clytia: Wenn diese Qualle nach Beute greift, führt sie den Tentakel zum Mund und beugt sich gleichzeitig nach vorne. Wie koordiniert ihr diffuses Gehirn diese Bewegungen?
Durch die Untersuchung von Lichtkettenreaktionen fanden die Forscher heraus, dass das diffuse Gehirn in Sektoren unterteilt ist: Wenn eine Qualle ihre Beute ergreift, wird der Sektor aktiviert, der dem Tentakel am nächsten liegt und ihn in Richtung Mund schiebt. Gleichzeitig produziert ein Teilnetz von Neuronen ein Molekül, das den Körper dazu bringt, sich nach vorne zu beugen.
Ein komplexes System, das wir dank der Studie und des Arbeitsmodells der Caltech-Forscher jetzt kennen. Und die in Zukunft genutzt werden könnten, um zu verstehen, wie die Gehirne von komplexeren Arten funktionieren.