Hur gick tarmen, utvecklas huden och muskulaturen? Denna fråga gäller forskare i mer än ett sekel. Genom undersökningen av embryonala utvecklingen av havsanemoner, en mycket gammal djurlinje, forskare från universitetet i Wien har nu kommit fram till slutsatser som utmanar den 150 år gamla hypotesen om homologin (gemensamt evolutionärt ursprung) för groddskikten som bildar alla senare organ och vävnader.

Enligt en 150 år gammal hypotes, alla vävnader och organ i vår kropp härrör från ett av tre groddar som upprättas under tidig embryogenes. Denna "könsskikthypotes" säger att hud och nervsystem härrör från det yttre ektodermskiktet, tarmen och några inre organ, som bukspottkörteln, härrör från det inre endodermskiktet, medan muskler och könskörtlar härrör från mittskiktet, mesoderm. Tidigt på, forskare noterade en grundläggande skillnad i antalet groddar i olika djurgrupper.

Medan de flesta djur, som människor, insekter och maskar, utvecklas från tre groddar, cnidarians (koraller, havsanemoner eller maneter) saknar mellanlagret och presenterar endast två cellskikt under utveckling och under hela livet. Framväxten av mesoderm som det tredje mellanliggande bakterieskiktet anses vara en nyckelhändelse under utvecklingen av komplexa djur. Än så länge, dock, det var kontroversiellt hur mesoderm har utvecklats, och hur de två cnidära könsskikten förhåller sig till de tre skikten hos de flesta andra djur. En ny publikation från laboratoriet i Ulrich Technau vid Institutionen för molekylär utveckling och utveckling vid universitetet i Wien presenterar en grundläggande ny syn på utvecklingen av könsskikt.

Det innersta, tarmbildande endoderm har alltid ansetts vara evolutionärt relaterat mellan cnidarians och andra djur. I deras studie, Technau och kollegor har nu testat denna hypotes genom att spåra det embryonala ursprunget för matsmältningsenzymproducerande celler samt deras utvecklingsregulatorgener som är typiska för tarmen och bukspottkörteln i en havsanemon. Författarna visar att i havsanemoner, mot alla tidigare övertygelser, matsmältningsenzym- och insulinproducerande körtelceller utvecklas inte från endoderm utan från den ektodermala delen av munnen, svalget. "Jag blev förbryllad när jag först såg att alla endodermderivat av havsanemoner är helt utan matsmältningskörtelceller. Det var inte det som lärs ut i läroböcker i biologi" förklarar Patrick Steinmetz, som bidrog med de flesta experimenten och nu är gruppledare vid University of Bergen i Norge.

"Resultaten förändrar helt hur vi tänker på ursprunget till könsskikt. Det betyder att" endoderm "i havsanemoner och ryggradsdjur, även om de kallas samma, är faktiskt inte evolutionärt relaterade "tillägger Ulrich Technau. Om munnen ektoderm hos havsanemonen och inte endodermen motsvarar ryggradsdjuret och bukspottkörteln, vad är då ryggradsdjurskorrelatet för havsanemonen? När Steinmetz och Technau fördjupade sig i denna fråga, de hittade starka likheter mellan cnidarian endoderm och det mellanliggande mesodermskiktet:båda delar ett stort antal reglerande gener, och båda ger upphov till liknande celltyper såsom muskel- eller gonadceller. Havsanemonen visar alltså ett tydligt samband mellan mesoderm, men inte i en mellanliggande position som finns hos trelagerade djur. Positionering, och inte ny framväxt, vävnad mellan tarmen och huden var således den viktigaste händelsen som ledde till utvecklingen av trelagiga djur.

"En överväldigande majoritet av djuren utvecklar numera tre groddar, och vi har tagit ett stort steg mot förståelsen av en av de mest avgörande händelserna bakom denna evolutionära framgångssaga "avslutar Steinmetz.