Ed Yong - Winzige Gefährten

Manchmal zeigen diese Zellen eine gesellige Seite. Salpingoeca rosetta, Kings Lieblingsspezies, bildet häufig Kolonien oder Rosetten. Auch die kann ihr Sohn zeichnen – Dutzende von Choanos mit nach innen gerichteten Köpfen und schlagenden Schwänzen auf der Außenseite sehen aus wie behaarte Himbeeren. Es ist, als wären mehrere Choanos aufeinander zugeschwommen, aber in Wirklichkeit ist das Gebilde nicht durch eine Kollision entstanden, sondern durch Zellteilung. Choanos vermehren sich durch Zweiteilung, aber manchmal trennen die beiden Tochterzellen sich nicht völlig, sondern sind am Ende durch eine kurze Brücke verbunden. Das geschieht immer und immer wieder, bis sich eine Kugel aus verbundenen Zellen gebildet hat, die von einer einzigen Hülle umgeben sind. Das ist die Rosette. Sie wäre eine uninteressante biologische Banalität, wären die Choanos nicht die nächsten lebenden Verwandten aller Tiere. 11Sie sind entfernte Vettern jedes Froschs, Skorpions, Regenwurms, Zaunkönigs oder Seesterns. King, die verstehen will, wie die Evolution des Tierreichs begonnen hat, ist von den Choanos fasziniert. Das gilt insbesondere für den Prozess, durch den aus einer einzigen Zelle ein vielzelliger Haufen und damit die Rosette wird.

Wir wissen sehr wenig darüber, wie die ersten Tiere aussahen, denn ihr weicher Körper bildete keine Fossilien. Sie kamen und gingen wie ein Winterhauch und hinterließen keine Spuren in der Welt. Wir können aber über sie einige begründete Vermutungen anstellen. Alle heutigen Tiere sind vielzellige Lebewesen. Ihr Dasein beginnt als hohle Zellkugel, und ihren Lebensunterhalt sichern sie sich durch Fressen. Deshalb ist es ein vernünftiger Gedanke, dass auch unser gemeinsamer Vorfahre die gleichen Eigenschaften hatte. 12Die Rosetten geben demnach heute wieder, wie die ersten Tiere ausgesehen haben dürften. Und der Prozess, durch den sie entstehen – eine einzige Zelle teilt sich und bildet eine zusammenhängende Kolonie –, vollzieht den evolutionären Übergang nach, der die Urtiere entstehen ließ, auf die schließlich die Eichhörnchen, Tauben, Enten, Kinder und alle anderen Tiere in dem Park folgten, in dem King und ich uns unterhalten. Indem sie diese harmlosen, wenig bekannten Einzeller studiert, kommt King der Aufklärung des rätselhaften Ursprungs unseres ganzen Organismenreiches so nahe, wie es überhaupt nur möglich ist.

Ihre Beziehung zu S. rosetta war nicht unproblematisch. Sie wusste, dass die Spezies in freier Wildbahn Kolonien bildet, konnte sie aber kaum dazu bringen, das auch in ihrem Labor zu tun. In ihren Händen und auch in denen anderer Wissenschaftler verwandelten sich die geselligen Geschöpfe auf rätselhafte Weise in Einzelgänger. Sie änderte Temperatur, Nährstoffkonzentration, Säuregehalt … doch es klappte nicht. King konnte das Problem nur lösen, indem sie aufgab. Frustriert wandte sie sich einem anderen Ziel zu: der Sequenzierung des Genoms von S. rosetta. Auch das brachte Schwierigkeiten mit sich. King hatte S. rosetta mit Bakterien gefüttert, aber die musste sie jetzt loswerden, damit ihre Gene nicht die Ergebnisse der Sequenzierung verfälschten. Also fütterte sie die Choanos mit einer ganzen Reihe von Antibiotika, und zerstörte damit überraschenderweise gänzlich deren Fähigkeit, Kolonien zu bilden. Hatten sie sich schon zuvor nur widerwillig zusammengetan, so lehnten sie es jetzt rigoros ab. Die Bakterien hatten irgendetwas an sich gehabt, was die Choanos gesellig machte.

Die Doktorandin Rosie Alegado nahm die ursprünglichen Wasserproben, isolierte die darin enthaltenen Mikroorganismen und fütterte die Choanos mit einem nach dem anderen. Von vierundsechzig Arten stellte nur ein Bakterium die Fähigkeit zur Rosettenbildung wieder her. Das war die Erklärung dafür, warum Kings anfängliche Experimente nie geklappt hatten: S. rosetta bildet nur dann Kolonien, wenn es mit den richtigen Mikroben zusammentrifft. Alegado identifizierte die verant wortliche Spezies und bezeichnete sie als Algoriphagus machipongonensis – es war eine neue Art, aber sie gehörte zu der Ab stam mungs linie der Bacteroidetes, die in unserem Darm vorherrscht. 13Außerdem fand sie heraus, wie die Bakterien die Rosettenbildung in Gang setzen: Sie schütten eine fettähnliche Substanz namens RIF-1 aus. »Ich habe es RIF genannt, das bedeutet Rosetteninduzierender Faktor, und die Zahl 1 habe ich ihm gegeben, weil ich sicher bin, dass es noch weitere gibt«, sagt sie. Sie hatte recht. Mittlerweile konnte die Arbeitsgruppe mehrere weitere Moleküle von vielen anderen Mikroorganismen identifizieren, von denen sich die Choanos zu einem Leben in der Kolonie verleiten lassen.

Nach Alegados Vermutung sind alle diese Substanzen ein Zeichen dafür, dass Nahrung in der Nähe ist. In der Gruppe können Choanos die Bakterien besser einfangen als alleine, und so tun sie sich zusammen, wenn sie bemerken, dass Bakterien nicht weit sind. »Ich glaube, die Choanos sind stets auf der Hut«, sagt Alegado. »Sie können nur langsam schwimmen, und die Bacteroidetes sind ein Hinweis darauf, dass sie sich in ein Umfeld mit guten Ressourcen und Nahrung begeben. Dann können sie sich auch dazu entschließen, eine Rosette zu bilden.«

Was hat das alles zu bedeuten? Trieben Bakterien die Entstehung der Tiere voran, weil sie Stimuli lieferten, die unsere einzelligen Vorfahren dazu veranlassten, vielzellige Kolonien zu bilden? King rät zur Vorsicht. Die heutigen Choanos sind nicht unsere Vorfahren, sondern unsere Vettern. Aus ihrem Verhalten abzuleiten, was die vorzeitlichen Choanos taten, wäre ein großer Gedankensprung, ganz zu schweigen davon, wie sie auf vorzeitliche Mikroorganismen reagierten. Zu solchen Behauptungen ist King noch nicht bereit. Zunächst einmal will sie herausfinden, ob auch moderne Tiere genauso auf Bakterien reagieren. Wenn das der Fall ist – wenn die gleichen Bakterien mithilfe der gleichen Moleküle die Entwicklung von Choanos wie auch von Tieren lenken –, würde dies nachdrücklich für den Gedanken sprechen, dass wir es mit einem alten Phänomen zu tun haben, das schon für unsere Ursprünge eine Rolle spielte. »Dass es in den Ozeanen, in denen sich die ersten Tiere entwickelten, massenhaft Bakterien gab, ist, glaube ich, unumstritten«, sagt King. »Sie waren vielgestaltig. Sie beherrschten die Welt, und die Tiere mussten mit ihnen zurechtkommen. Da ist der Gedanke, dass manche von Bakterien produzierten Moleküle die Entwicklung der ersten Tiere beeinflusst haben könnten, nicht besonders weit hergeholt.« Nein, weit hergeholt ist er nicht – vor allem wenn man weiß, was sich noch heute in Pearl Harbor abspielt.

Am Morgen des 7. Dezember 1941 flog ein großes Geschwader japanischer Kampfflugzeuge einen Überraschungsangriff auf den US-Marinestützpunkt Pearl Harbor auf Hawaii. Eines der ersten Opfer war das amerikanische Schlachtschiff Arizona; als es sank, riss es mehr als Tausend Offiziere und Besatzungsmitglieder mit in die Tiefe. Auch die anderen sieben Schlachtschiffe im Hafen wurden entweder zerstört oder schwer beschädigt, außerdem achtzehn weitere Schiffe und dreihundert Flugzeuge. Heute ist der Hafen ein ruhigerer Ort. Er gilt zwar nach wie vor als wichtiger Marinestützpunkt und ist weiterhin Liegeplatz mehrerer großer Schiffe, die größte Gefahr geht aber nicht mehr vom Himmel aus, sondern vom Meer.

Was mit den Schiffen geschieht, kann man sehen, wenn man irgendein beliebiges Stück Metall ins Wasser wirft. Innerhalb weniger Stunden wachsen darauf die ersten Bakterien. Dann folgen häufig die Algen, und vielleicht auch Muscheln oder Seepocken. Nach einigen Tagen jedoch tauchen weiße Röhren auf. Sie sind winzig klein – jede hat nur eine Länge von einigen Zentimetern und wenige Millimeter Durchmesser. Schon bald aber sind es Hunderte, dann Tausende und schließlich Millionen. Am Ende sieht die ganze Oberfläche aus wie ein gefrorener Langflorteppich. Die Röhren bilden sich überall: auf Felsen, an Pfeilern, Fischkäfigen und Schiffen. Wenn ein Flugzeugträger mehrere Monate im Hafen liegt, bilden die Röhren an seinem Rumpf am Ende mehrere Schichten von einigen Zentimetern Dicke. Der Fachausdruck lautet Fouling. 14Laien nennen es »extrem nervig«. Die Marine schickt manchmal Taucher unter die Schiffe, damit sie Schiffsschrauben und andere empfindliche Teile in Kunststoffsäcke hüllen, sodass die Röhren sie nicht blockieren können.