Frankenstein ist keine Fiktion? Es gibt auch "genähte Monster" im Ozean~

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Frankenstein, ich glaube, jeder vor der Leinwand kennt ihn, ist ein künstlicher Mensch, den die britische Schriftstellerin Mary Shelley aus verschiedenen menschlichen Körpern erschaffen hat. Er ist das berühmteste „genähte Monster“ der Welt. Frankenstein ist Fiktion, aber in Wirklichkeit gibt es Organismen, die zu einem neuen Lebewesen zusammengefügt werden können.

Rippenqualle, allgemein bekannt als Meerwalnüsse. Obwohl ihr Name das Wort „Qualle“ enthält, handelt es sich eigentlich nicht um ein Nesseltier, sondern um eine Rippenqualle. Die Quallen und roten Korallen, die wir häufig sehen, gehören zum Stamm der Nesseltiere. Der Stamm der Rippenquallen besteht fast ausschließlich aus verschiedenen Arten von Rippenquallen.

Sie fragen sich vielleicht: Diese Rippenqualle trägt das Wort „Jellyfish“ (Qualle) im Namen und sieht aus wie eine Qualle. Warum gehört sie also zu zwei verschiedenen Kategorien?

Obwohl Rippenquallen und Quallen ähnlich aussehen, gibt es tatsächlich viele grundlegende Unterschiede zwischen ihnen. Beispielsweise die Art der Jagd. Quallen sind bei der Jagd und Verteidigung auf Nesselzellen (spezialisierte Zellen) angewiesen. Rippenquallen haben keine Nesselzellen und verwenden stattdessen spezialisierte Gliazellen (Kolloblasten), um an ihrer Beute festzuhalten. Ein weiteres Beispiel ist das Nervensystem. Quallen verfügen lediglich über einfache neuronale Netzwerke, Rippenquallen hingegen haben einzelne Neuronen und Sinnesorgane und ihr Nervensystem ist komplexer.

Der Grund für die große Ähnlichkeit von Rippenquallen und Quallen liegt darin, dass sie in ähnlichen Umgebungen leben und im Zuge ihrer Anpassung an die Umwelt formale oder funktionale Merkmale entwickelt haben. Dieses Phänomen wird als „konvergente Evolution“ bezeichnet. Genau wie Fische und Delfine sind erstere Fische und letztere Säugetiere. Dieses Phänomen kommt in der Natur sehr häufig vor. Ähnliche Beispiele sind Fledermäuse und Vögel. Erstere sind Säugetiere und letztere sind Vögel. Kakteen und Sukkulenten. Erstere gehört zur Familie der Kakteengewächse, während Letztere keiner taxonomischen Familie oder Gattung angehört.

Es gibt viele interessante Dinge über Rippenquallen. Die Körperoberfläche der Rippenqualle ist mit acht Kammplatten ausgekleidet, die mit Flimmerhärchen bedeckt sind. Durch die rhythmische Bewegung dieser Flimmerhärchen wirken die Rippenquallen beim Schwimmen im Wasser sehr anmutig. Diese einzigartige Fortbewegungsart, kombiniert mit der Fähigkeit der Rippenquallen zur Biolumineszenz, lässt sie wie wandelnde Neonschilder im Wasser aussehen.

Das Einzigartigste an Rippenquallen ist jedoch, dass zwei verletzte Rippenquallen „zusammengenäht“ werden können, um ein neues Individuum zu bilden und so eine Heilung herbeizuführen.

Am 7. Oktober wurde in Current Biology ein Artikel mit dem Titel „Schnelle physiologische Integration verschmolzener Rippenquallen“ veröffentlicht, der den Entdeckungsprozess der „Nähfähigkeit“ der Rippenqualle enthüllt. Eines Tages bemerkten Forscher in einem Labortank eine abnormale Rippenqualle. Dieses Individuum war ungewöhnlich groß und hatte zwei aborale Enden und zwei apikale Organe. Von seinem Aussehen her sah es aus wie eine Verschmelzung zweier Individuen. Daher spekulierten die Forscher kühn, Rippenquallen könnten verschmelzen, und führten auf Grundlage dieser Spekulation Experimente durch.

Die Forscher wählten Rippenquallen aus, die sie an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeitpunkten gesammelt hatten, schnitten bei jedem Individuum einen Teil des Lappens ab, richteten die Einschnitte aus, fixierten sie über Nacht in einer Sezierschale und führten zehn unabhängige Transplantationsexperimente durch.

Durch die Beobachtung fluoreszenzmarkierter Nahrungspartikel stellten die Forscher fest, dass die Verdauungssysteme der verschmolzenen Rippenquallen eine funktionelle Kopplung des Stoffaustauschs erreichten, das heißt, dass Verdauungsprodukte zwischen zwei ursprünglich unabhängigen Verdauungssystemen fließen konnten. Dies lässt darauf schließen, dass die Verdauungssysteme der beiden Individuen nicht nur physisch, sondern auch funktionell miteinander verbunden sind.

Obwohl das Nahrungsübertragungs- und Verdauungssystem gemeinsam genutzt wird, sind die Ausscheidungsfunktionen der Rippenquallen nach der Fusion nicht synchronisiert und die beiden After scheiden unabhängig voneinander aus. Kurz gesagt: Obwohl die beiden Rippenquallen miteinander verschmolzen sind, behalten sie noch immer ein gewisses Maß an Unabhängigkeit.

Mit anderen Worten: Anders als bei Frankenstein ist die Rippenqualle nach der Fusion kein „neues Individuum“, sondern „zwei Individuen, die sich einen fusionierten Körper teilen“.

Angesichts dessen haben manche Freunde möglicherweise Fragen. Die biologische Xenotransplantation ist nicht nur schwierig, sondern kann auch leicht Abstoßungsreaktionen hervorrufen. Warum können Rippenquallen so leicht miteinander verschmelzen?

Die Forscher spekulieren, dass Rippenquallen möglicherweise über kein Allorekognitionssystem verfügen, einen Immunmechanismus, mit dem Organismen zwischen „selbst“ und „nicht selbst“ unterscheiden. Es hilft Organismen, fremde Eindringlinge (wie Bakterien, Viren, Parasiten usw.) zu identifizieren und zu eliminieren sowie ihre eigenen Gewebe und Zellen zu identifizieren und zu tolerieren. Die Unfähigkeit, Blut zwischen Menschen unterschiedlicher Blutgruppe zu übertragen, und die Abstoßungsreaktionen bei Organtransplantationen hängen beide eng mit dem allogenen Erkennungssystem zusammen.

Das Fehlen eines homologen Erkennungssystems bei Rippenquallen könnte eine Folge ihrer freischwebenden Lebensweise während der Evolution sein.

Die Fähigkeit der Rippenquallen, miteinander zu verschmelzen, könnte auch mit ihrem einzigartigen Nervensystem zusammenhängen. Rippenquallen besitzen kein zentrales Kontrollorgan wie das Gehirn, wodurch ihr Nervensystem plastischer ist und sich nach der Fusion leichter an den neuen Zustand anpassen kann.

Darüber hinaus konnten im Experiment zwei verletzte Rippenquallen nach dem Schneiden des Gewebes schnell heilen und eine kontinuierliche Epidermis und Gliaschichten bilden, was darauf hindeutet, dass sie über starke Regenerations- und Wundheilungsfähigkeiten verfügen. Diese Fähigkeit könnte auch dazu beitragen, dass sie während des Fusionsprozesses physiologisch integriert werden.

Es gibt noch immer viele ungelöste Geheimnisse rund um Rippenquallen. Welche Vorteile hat diese Fähigkeit beispielsweise für das Überleben und die Fortpflanzung von Rippenquallen? Wie wird der Energiestoffwechsel fusionierter Individuen reguliert? Welche Auswirkungen hat die Fusion auf die Populationsdynamik der Rippenquallen und die Funktion des Ökosystems?

Neben Rippenquallen gibt es noch einige andere Organismen, die über ähnliche Fusionsfähigkeiten verfügen. Beispiele hierfür sind Hydras und einige Nesseltiere wie Feuerkorallen, die nach einem Trauma Gewebe regenerieren und in manchen Fällen sogar mit anderen Individuen verschmelzen können. Diese Organismen haben eine einfache Gewebestruktur, die bei Kontakt miteinander kontinuierliche Zellschichten bildet.

Manteltiere sind in der Lage, durch „symbiotische Fusion“ Gruppen zu bilden, bei denen sie sich Kreislauf- und Nervensysteme teilen. Darüber hinaus sind Seescheiden in der Lage, genetisch ähnliche Individuen zu erkennen und zu integrieren, während sie inkompatible Individuen abstoßen.

Einige Moose (wie etwa einige Arten der Gattung Lithops) können während ihres Wachstums mit anderen Moosindividuen verschmelzen und so eine zusammenhängende Pflanzenstruktur bilden. Dieses Phänomen tritt normalerweise in feuchten Umgebungen auf und erhöht die Überlebenschancen durch die gemeinsame Nutzung von Wasser- und Nährstoffressourcen.

Die Erforschung von Rippenquallen und Organismen mit ähnlichen Fähigkeiten kann uns nicht nur helfen, die Herkunft des Menschen zu verstehen, sondern hat auch wichtige Auswirkungen auf die Verbesserung unserer Medizintechnik.

Rippenquallen gehören möglicherweise zu den Gruppen, die sich am frühesten vom gemeinsamen Vorfahren der Tiere abspalteten. Die Tatsache, dass Rippenquallen die Fähigkeit zur Fusion besitzen, lässt darauf schließen, dass früh differenzierte Tiere möglicherweise nicht über komplexe Immunabwehrsysteme verfügen. Diese Entdeckung liefert neue Ideen für die Untersuchung des Ursprungs von Selbsterkennungsmechanismen in der Tierevolution und hilft Wissenschaftlern, den Evolutionsprozess dieses Mechanismus in mehrzelligen Organismen zu verstehen.

Die Fusionsfähigkeit von Organismen wie Rippenquallen liefert uns neue Ideen für die Erforschung der Gewebereparatur und -regeneration. Indem wir tiefe Einblicke in ihre molekularen Mechanismen gewinnen, können wir neue Behandlungsmethoden für Erkrankungen wie Traumata und Organversagen entwickeln. Das Verständnis des Fusionsmechanismus dieser Organismen wird dazu beitragen, das Problem der Immunabstoßung bei Organtransplantationen zu lösen und die Überlebensrate transplantierter Organe zu verbessern. Auch beim Wachstum und der Ausbreitung von Tumoren kommt es zur Zellfusion und -migration. Die Untersuchung des Fusionsmechanismus von Organismen wie Rippenquallen wird uns helfen, das Auftreten und die Entwicklung von Tumoren besser zu verstehen und neue Ziele für die Krebsbehandlung zu finden.

Die Fusionsfähigkeit der Rippenquallen hat uns einen Teil der Evolution des Lebens offenbart und auch neue Inspirationen für Bereiche wie die regenerative Medizin und die Krebsforschung geliefert. Ich bin überzeugt, dass wir mit fortschreitender Forschung mehr Antworten auf die Geheimnisse des Lebens dieser scheinbar einfachen Meeresorganismen finden werden.

Dieser Artikel ist eine Arbeit, die vom Science Popularization China Creation Cultivation Program unterstützt wird

Autor: Bigan Yao (populärwissenschaftlicher Autor)

Rezensent: Zhao Xumao, Nachwuchsforscher, Universität Lanzhou

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.