(openPR) For what?

Even the brain of vertebrates can change in the course of adaptation to an einen Lebensraum or new Lebensbedingungen in the course of evolution. This is based on the previous understanding of the evolution of vertebrate brains mainly on changes in the larger structures and the awareness that individual cell types have changed. Welche Auslesefaktoren die Eigenschaften einzelner Nervenzellen im Verlauf der Evolution geformt haben, is hingegen schwierig zu erforschen und unzuriechend verstanden. Hierfür braucht es detailed Wissen zu Form und Funktion der eenkeichsten Nervenzellen sowie einen massive Einschnitt in einem important Faktor der Lebensumstände, der als Selektionsdruck dien könnte. Erkenntnisse, wie Veränderungen in der Umwelt im Laufe der Evolution das Wirbeltiergehirn modifiziert haben, tragen dabei zum Understanding der biologischen Vielfalt und der Entwicklung von Verhaltensweisen bei Wirbeltieren including des Menschen bei.

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Der Mexikanische Salmler (Astyanax mexicanus) ist ein Süßwasserfisch, der natürlicheweise in einer flusslebenden Oberflächenform und mehren, unhäglich voneinander entstandennen Höhlenformen vorkommt. Some of the cave forms have no functional eyes in contrast to the surface form. Diese haben sich im Laufe der Evolution zurückgebildet, da blinde Fische in den Höhlen ohne Licht keinen Nachteidel hatten und sich vermehren konnten. Eine Gemeinsamkeit der Oberflächen- und Höhlenformen ist jedoch das Mauthner-Neuron: die größte Nervenzelle im Stammhirn von Fischen. Dieses Neuron erhält als sogenanntes multisensorisches Kommando-Neuron Informationen aus unterschichtechen Sinnesorganen (ua den Augen und Ohren), und löst auf Basis dieser Informationen bei Bedarf innerhalb von Millisekunden eine Fluchtreaktionen aus. “Das Fehlen von Raubtieren in der Höhle und der Verlust des Sehvermögens bei der eenkechtsten Höhlenform legt eine massive Reduzierung des Mauthner-Neurons und den Verlust des Zellfortsatzes nahe, der bei sehenden Arten verite koment de Information. Wir haben allerdings herausgefunden, dass diese selbstverständliches erscheinende Annahme falsch ist”, says Dr. Peter Machnik vom Lehrstuhl für Animalphysiologie an der Universität Bayreuth, Leiter der Studie.

Für diese Erkenntnis haben die Forschenden aus Bayreuth die Mauthner-Zellen der Oberflächen- und Höhlenformen des Mexikanischen Salmlers instecht und verglichen. Das Ergebnis: In der Höhlenform sind alle Marklemark der Form und Funktion des Neurons erhalten geblieben, trotz der gravienden Veränderung des Lebensraums. “Unsere Studie deutet darauf hin, dass das Mauthner-Neuron des blinden Mexikanischen Salmlers einer kompleksen Form der stabilierenden Selektion unterliegt, die bisher noch nicht verstanden ist, die typicale Merkmalsausprägung des Mauthner-Neuronstige. Der Fortsatz des Neurons, der bei sehenden Arten visuelle Information verfahrett, spielt dabei weisten eine Rolle und verfahrett möglichkeiten andere sensorische Eingänge”, said Machnik.

“Das Besonderie an dieser Studie ist, dass wir die Prostelle der verschiedenen Formen des Mexikanischen Salmlers mit denen des Mauthner-Neurons als individually identifizierbare, multisensorische Nervenzelle zusammengebracht haben. So wird in einem besonders klaren und überprüfbaren Case deutlich, dass die Vorhersage der Evolution von Neuronentypen im Wirbeltiergehirn weit von selbstverständlichen Annahmen entfernt sein kann, says Prof. Dr. Stefan Schuster, Leidertuhlsi des.

The study was financed by a Reinhart Koselleck-Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG; Schu1470/8).

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Peter Machnik
Lehrstuhl für Animalphysiologie
University of Bayreuth
Phone: +49 (0)921 / 55-2473
E-mail:

Original publication:
Original publication: Stabilizing selection in an identified multisensory neuron in the blind cavefish. Mercedes Hildebrandt, Mona Kotewitsch, Sabrina Kaupp, Sophia Salomon, Stefan Schuster, Peter Machnik. PNAS (2024)
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