Kraken-Gehirne: DNA-Schleifen könnten ihre evolutionÀre KomplexitÀt erklÀren
Veröffentlicht am: 09.10.2026 um 15:54 Uhr | Redaktion boerse-global.de
KopffĂŒĂer zeichnen sich im Tierreich durch bemerkenswerte kognitive Leistungen und auĂergewöhnlich komplexe Nervensysteme aus. Eine wissenschaftliche Untersuchung unter der Leitung von Thea F. Rogers von der UniversitĂ€t Wien, veröffentlicht im Fachjournal Nature Communications, liefert nun neue ErklĂ€rungsansĂ€tze fĂŒr diese evolutionĂ€re Entwicklung.
Den Forschenden zufolge spielt die dreidimensionale Organisation des Erbguts â insbesondere spezifische Schleifen in der DNA-Struktur â eine zentrale Rolle bei der Herausbildung der hochentwickelten Gehirne von Kraken und verwandten Arten.
Dynamische Schleifen und evolutionÀre StabilitÀt
Im Zentrum der Analyse steht das Konzept einer regulatorischen VerschrÀnkung, welches das Zusammenspiel aus evolutionÀrer Innovation und genetischer StabilitÀt beschreibt.
Die Forschenden der UniversitĂ€t Wien stellten fest, dass grundlegende Chromatin-DomĂ€nen ĂŒber lange EntwicklungszeitrĂ€ume hinweg weitgehend konserviert blieben. Im Gegensatz zu diesen stabilen DomĂ€nen erwiesen sich sogenannte Chromatin-Schleifen jedoch als hochdynamisch, kontextabhĂ€ngig und artspezifisch.
Hunderte dieser flexiblen Schleifen befinden sich in unmittelbarer NĂ€he von Genen, die fĂŒr die Entwicklung des Nervensystems zustĂ€ndig sind. Durch die rĂ€umliche Faltung treten regulatorische Elemente mit Genen in Kontakt, die auf dem linearen DNA-Strang weit voneinander entfernt liegen.
Die funktionale Relevanz dieses Mechanismus ĂŒberprĂŒfte das Forschungsteam experimentell: Ein gezielter Knockout einer regulatorischen Sequenz mittels der Genschere CRISPR-Cas9 belegte direkt den Einfluss der Schleifen auf die neuronale Entwicklung.
Umbau des Erbguts vor Hunderten Millionen Jahren
Die evolutionĂ€ren Wurzeln dieser genetischen Architektur reichen tief in die Erdgeschichte zurĂŒck. Nach Angaben der UniversitĂ€t Wien legte eine groĂflĂ€chige Reorganisation des Erbguts vor rund 450 Millionen Jahren das Fundament fĂŒr die komplexen Nervensysteme der KopffĂŒĂer.
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Durch diese Umlagerungen gelangten ehemals getrennte Abschnitte des Erbguts in rÀumliche NÀhe, was neue Formen der Genregulation ermöglichte. Eine weitere entscheidende Chromosomen-Umlagerung fand vor rund 270 Millionen Jahren bei den gemeinsamen Vorfahren der Coleoiden statt.
Dass diese Anpassungen mit enormen genomischen Dimensionen einhergingen, verdeutlicht der Blick auf die ErbgutgröĂen. Die Genome von KopffĂŒĂern umfassen rund 2,5 Gigabasen bei manchen Oktopussen und erreichen bei Tintenfischen sowie Sepien mehr als 5 Gigabasen.
Neue Perspektiven auf tierische Intelligenz
FĂŒr die methodische Untersuchung kombinierten die Forschenden moderne molekularbiologische Verfahren, darunter Micro-C, RNA-seq und ATAC-seq, an drei unterschiedlichen Arten: Euprymna scolopes, Sepia officinalis und Octopus bimaculoides. Der vergleichende Ansatz verdeutlichte, wie die rĂ€umliche Erbgut-Architektur artspezifische Unterschiede hervorbringt.
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Die Erkenntnisse ĂŒber die dreidimensionale VerschrĂ€nkung des Erbguts bei Coleoiden â zu denen Oktopusse, Tintenfische und Sepien zĂ€hlen â bieten eine neuartige Perspektive auf die genetischen Grundlagen kognitiver FĂ€higkeiten.
PhÀnomene wie die ausgeprÀgte Problemlösungskompetenz oder die FÀhigkeit zur dynamischen Tarnung lassen sich dadurch besser auf molekularer und struktureller Ebene nachvollziehen. Die Forschung zeigt, dass nicht allein neue Gene, sondern vor allem die verÀnderte rÀumliche Organisation bestehender Erbinformationen komplexe biologische Innovationen vorantreiben kann.

