Schnabeltier-Erbgut entschlüsselt Säuger, Vogel und Reptil

Schnabeltiere gehören zu den ungewöhnlichsten Tieren überhaupt: Sie sind Säugetiere, legen jedoch Eier, können elektrisch orten, und wehren sich mit Gift. Wissenschaftler haben nun das Erbgut der Tiere entschlüsselt.

Schnabeltiere sehen nicht nur ungewöhnlich aus, sie stellen tatsächlich eine außergewöhnliche Mischung aus verschiedenen Tierklassen dar. Das spiegelt sich auch in ihrem Erbgut wieder, das ein ein internationales Forschernetz nun entziffert hat. Die Tiere sind demnach teils Säugetier, teils Vogel und teils Reptil.

Schnabeltiere

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Schabeltiere können hervorragend schnuppern, elektrisch orten, sich mit Gift wehren, Eier legen und zudem ohne Zitzen säugen. Und in der Untersuchung zeigte sich, dass die seltsame Mischung verschiedener Tierklassen bereits in den Genen abzulesen ist. Die Daten haben die Wissenschaftler unter Federführung der Washington School of Medicine (St. Louis) im britischen Fachjournals Nature (Bd. 453, S. 175) veröffentlicht. Sie schließen damit eine wichtige Lücke in der Evolution der Säugetiere.

Das Schnabeltier (Ornithorhynchus anatinus), zur kleinen Ordnung der Kloakentiere gehörend, wird als Säuger klassifiziert, weil es seine Jungen mit Milch nährt und ein Fell hat.

Aber es zeigt auch Eigenarten von Vögeln und Reptilien sowie einige merkwürdige, ganz einzigartige Eigenschaften: So ist sein Schnabel mit einem komplizierten Elektrosensor-System ausgerüstet, damit es - mit geschlossenen Augen, Ohren und Nüstern tauchend - unter Wasser seine Beute orten kann. Außerdem haben männliche Schnabeltiere an ihren Hinterläufen Fortsätze, aus denen sie im Notfall wie Reptilien Gift ausstoßen können.

"Einzigartig am Schnabeltier ist die Tatsache, dass es eine breite Überschneidung zweier sehr unterschiedlicher Klassifikationen bewahrt hat, während spätere Säugetiere sämtliche Eigenarten von Reptilien verloren haben", sagt Wes Warren, Genetik-Professor und Leiter des Projekts. Das Schnabeltier hat sich bereits vor rund 166 Millionen Jahren von den primitiven Säugervorfahren abgespalten und ist damit das vom Menschen am weitesten entfernte Säugetier.

"Wie ein Unfall der Evolution"

Die in acht Staaten arbeitenden Forscherteams verglichen das Erbgut des Schnabeltieres mit denen von Mensch, Maus, Hund, Stinktier und Huhn. Danach teilt das Schnabeltier zu über 80 Prozent die Gene anderer Säuger. Die Forscher fanden zudem sowohl Gene, die das Eierlegen, als auch andere, die die Milchproduktion unterstützen. Dabei hat das Schnabeltier interessanterweise keine Zitzen, sondern säugt seine Jungen durch die Bauchdecke.

Bei der Suche nach genetischen Gemeinsamkeiten mit den Reptilien entdeckten die Teams, dass es ähnliche Verdoppelungen in bestimmten, für Giftproduktion verantwortlichen Gensequenzen gab. Faszinierender Weise hatten diese sich bei Schnabeltieren und Reptilien jedoch völlig unabhängig voneinander entwickelt.

Überrascht waren die Forscher auch über den Fund ausgeprägter Geruchs-Rezeptor-Gene. "Wir hätten nur sehr wenige erwartet, weil die Tiere ja den Großteil ihres Lebens unter Wasser verbringen", sagt Warren. Ähnliche Gene finden sich jedoch etwa bei Geruchs-sensiblen Säugetieren wie Hunden, so dass die Forscher nun vermuten, dass auch das Schnabeltier sehr geruchsempfindlich ist und sogar unter Wasser riechen kann.

Mit rund 2,2 Milliarden Basenpaaren umfasst das Schnabeltier-Genom von der Menge her etwa zwei Drittel des menschlichen Genoms. Es hat 18 500 Gene, ähnlich wie andere Wirbeltiere, und stolze 52 Chromosomen, darunter ungewöhnlich viele Sexualchromosomen, nämlich zehn.

"Auf den ersten Blick wirkt das Schnabeltier wie ein Unfall der Evolution. Aber so verrückt das Tier auch aussieht, seine Genom- Sequenz ist unbezahlbar für das Verständnis von biologischen Prozessen der Säugetier-Evolution", betont Francis Collins, Direktor des National Human Genome Research Institutes in Bethesda (US-Staat Maryland).