Warum die Klapperschlange blitzschnell rasselt: Ein Protein macht Muskeln Tempo

Boris Chagnaud (links) und Maximilian Bothe haben das Nerven-Netzwerk im Rückenmark von Klapperschlangen untersucht. Foto: Uni Graz/Tzivanopoulos

Der Gepard, das Faultier, die Schlange: Sie alle bewegen sich mit höchst unterschiedlichem Tempo. Das dafür verantwortliche Nerven-Netzwerk im Rückenmark ist aber jeweils ähnlich aufgebaut. Den Trick, mit dem die Evolution den Wirbeltieren Gas gibt, hat ein internationales Forscher:innen-Team unter der Leitung der Universität Graz nun durchschaut. Ein bestimmtes Protein hat auf die rasante Verarbeitung von motorischen Befehlen maßgeblichen Einfluss.

Mit Hilfe der Klapperschlange haben die Wissenschaftler:innen das Rätsel gelöst. „Weil sie sowohl langsam vorankriecht als auch sehr schnelle Bewegungen beim berühmten Rasseln mit ihrem Schwanz ausführt“, begründen Maximilian Bothe und Boris Chagnaud vom Institut für Biologie der Uni Graz. Die beiden haben herausgefunden, dass bestimmte physiologische Unterschiede in Nervenzellen die Ansteuerung von Muskeln entscheidend beeinflussen können. Dadurch wird kontrolliert, wie und wann sich ein Muskel zusammenzieht. Die sogenannten KV7-Ionenkanäle spielen hierbei eine wichtige Rolle. Bei diesen Kanälen handelt es sich um spezielle Proteine, die in den Motoneuronen des Rückenmarks – gleichsam der Vermittler zwischen Gehirn und Körper – enthalten sind und das Timing der Aktivität bestimmen. „Sie sind ebenso für die Präzision der Bewegung bedeutend“, betont Maximilian Bothe.

Den Neurobiologen ist es zudem gelungen, den Einfluss dieser Eiweiße zu verstärken und so langsame in schnelle Eigenschaften umzukehren. Sie zerstreuen aber Erwartungen, dass mit der Zufuhr dieser Proteine nun sowohl langsame Wirbeltiere als auch wir Menschen Sprintläufer:innen werden. „Denn die Verarbeitung der Bewegungsabläufe ist ein komplexes Zusammenspiel vieler Komponenten“, erklärt Bothe. Vielmehr könnten die Erkenntnisse weitere Aufschlüsse darüber geben, wie im Laufe der Evolution neue Bewegungsarten im Tierreich entstehen können.

Video-Clip

Maximilian Bothe und Boris Chagnaud haben die Ergebnisse gemeinsam mit Biolog:innen der Technischen Universität sowie der Ludwig-Maximilian Universität in München, der Universität für Veterinärmedizin Hannover und der Michigan State University (USA) im Fachjournal Cell Press – Current Biology veröffentlicht.

Andreas Schweiger

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