Der Wunderheiler aus Mexiko

Der Axolotl kann seine Gliedmassen und Organe nachwachsen lassen. Genetiker haben nun sein Genom entschlüsselt.

Während der Axolotl sich im Labor gut züchten lässt, kommt er in der Natur immer seltener vor. Foto: Stephen Dalton (Prisma/Dukas)

Während der Axolotl sich im Labor gut züchten lässt, kommt er in der Natur immer seltener vor. Foto: Stephen Dalton (Prisma/Dukas)

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Es waren die Azteken, die im 14. Jahrhundert den Texcoco-See in den Bergen von Zentralmexiko besiedelten und rund um die Inselstadt Tenochtitlán schwimmende Gärten anlegten, in denen die Bevölkerung Obst, Gemüse und Blumen anbaute. So entstand ein weitverzweigtes Netz aus Kanälen — ein idealer Lebensraum für den einzigartigen Schwanzlurch Axolotl.

Doch die für ihn damals geradezu paradiesischen Zeiten änderten sich, als die Spanier im Jahr 1521 das Land eroberten und den See schrittweise trockenlegten. Mit der Folge, dass sein Lebensraum mehr und mehr schrumpfte. Heute liegt die Gegend mitten in der Megalopolis Mexiko-Stadt und befindet sich im Dis­trikt Xochimilco. Dort lebt der Axolotl nun nur noch in dem spärlichen Rest seines einst ausgedehnten Habitats und kämpft in dem noch übrig gebliebenen 170 Kilometer umfassenden Kanalsystem ums Überleben. Während es vor 18 Jahren noch 1000 Tiere pro Quadratkilometer gab, sind es inzwischen nur noch etwa 35.

Riesiges Genom

Anders ist die Situation in den Labors. Dort lässt sich die Amphibienart mit dem flachen, breiten Hinterkopf und den wie Federschmuck aussehenden, abstehenden Kiemenästen gut züchten. Über eine der grössten Kolonien ausserhalb seines natürlichen Lebensraums mit mehr als 1000 adulten Tieren verfügt die Amerikanerin Elly Tanaka, die seit 2016 am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien arbeitet. Sie ist fasziniert von dem Lurch mit dem wissenschaftlichen Namen Ambystoma mexicanum, da er nach Verletzungen Knochen, Muskeln und Nervengewebe wieder neu bilden kann.

Um besser zu verstehen, wie der Axolotl dies im Detail macht, hat ihre Arbeitsgruppe zusammen mit Kollegen aus Dresden und Heidelberg vor kurzem die gesamte Erbinformation dieses speziellen mexikanischen Querzahnmolchs entschlüsselt und in der Fachzeitschrift «Nature» publiziert. «Mit 32 Milliarden Basenpaaren ist die Erbinformation zehnmal grösser als beim Menschen», erklärt Elly Tanaka. Es sei das bisher grösste Erbgut, das jemals sequenziert und zusammengesetzt worden sei.

Bizarres Wassermonster

Tanaka konnte zeigen, dass mehrere Gene, die beim Axolotl sowie auch bei anderen Amphibienarten vorkommen, in dem regenerierbaren Gewebe aktiv sind. Auffallend war auch, dass ein wichtiges und weitverbreitetes Gen namens PAX3, das etwa bei Mensch, Maus, Fisch und Huhn für die Entwicklung der Muskeln von Gliedmassen zuständig ist, beim Axolotl vollständig fehlte. Dessen Funktion übernahm aber das verwandte Gen namens PAX7. Es sei, als wenn man im Winter für ein kleines Kind anstatt der fehlenden und nicht mehr auffindbaren Handschuhe einfach ein Paar Socken benutzen würde, erklärt sie und lacht. Dies würde auch seinen Zweck erfüllen.

Der urtümliche Axolotl ist in vielerlei Hinsicht etwas Besonderes. So wird er praktisch nie erwachsen und fristet sein Dasein als eine Art Dauerlarve. Dennoch ist er im Alter von 8 bis 15 Monaten geschlechtsreif und kann sich fortpflanzen: Unter Wasser führt das Männchen dem Weibchen sogar einen Balztanz vor. Schuld am Ausbleiben der Metamorphose zu einem Landlebewesen ist eine hormonelle Störung, nämlich eine Unterfunktion der Schilddrüse. Durch die Gabe des Hormons Thyroxin kann sich der Axolotl aber verwandeln, wie bereits aus Experimenten in den 1920er-Jahren hervorging. «Er verliert seine Kiemenäste sowie Larvenhaut», sagt Tanaka. Am Schluss sehe er dann wie ein Tigersalamander aus.

Der Name bedeutet Wassermonster

Der Axolotl, dessen Name aus dem Aztekischen stammt und Wassermonster bedeutet, ist wegen seiner Superkräfte schon seit rund 150 Jahren Gegenstand der Forschung. Doch wie schafft er es, nicht nur ein abhandengekommenes Bein, sondern auch fehlende Organe, Teile der Augen oder des Gehirns vollständig und funktionstüchtig nachwachsen zu lassen? «Wir suchen nach den genetischen Schaltern, die das Programm starten», sagt Tanaka. Dies könne vielleicht eines Tages helfen, beispielsweise Menschen mit Querschnittslähmung zu heilen.

Der mexikanische Querzahnmolch hat die aussergewöhnlichen Fähigkeiten der Regeneration vielleicht als eine Art Überlebensstrategie im Lauf der Evolution entwickelt. Denn die Tiere innerhalb einer Population gehen nicht gerade zimperlich miteinander um. Wenn es zu viele von ihnen hat und das Futter wie etwa Salzkrebse knapp wird, dann beissen sie dem anderen zum Beispiel die Extremitäten ab. Wenn es hart auf hart kommt, werden sie sogar zu Kannibalen: «Die Grösseren fressen die Kleineren», erklärt Tanaka. Die Älteren die Jüngeren. Im Prinzip alles, was sich gerade durchs Wasser bewege.

Nachwachsender Wurm

Noch extremer als der Axolotl kann sich der zwei Zentimeter kleine Plattwurm Schmidtea mediterranea regenerieren. «Selbst wenn die Tiere in 200 kleinste Gewebeteile zerschnitten werden, entsteht aus jedem Stück später ein kompletter Mini-Wurm», sagt Jochen Rink vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden, der in derselben Ausgabe wie Tanaka das Genom des Winzlings veröffentlicht hat.

Bei einem Regenwurm sei es hingegen anders. Würde dieser etwa durch den Angriff eines Vogels in der Mitte zerhackt, überlebe nur der Teil mit dem Kopf dran. Dass bei dem Plattwurm Schmidtea aus jedem einzelnen Stück später wieder ein vollständiges Lebewesen wird, liegt auch daran, dass die Tiere besondere Stammzellen haben. «Wie die Zellen jedoch wissen können, wo beim Wurm vorne und hinten, oben und unten sein muss, ist nach wie vor eine der grossen Fragen, an denen wir forschen», erklärt Rink.

Wildtypen aussetzen

Im Gegensatz zum Mini-Wurm ist der Axolotl ein viel komplexeres Wesen und mit seinen rund 25 Zentimetern auch deutlich grösser. Unter den Lurchen ist er der grosse Meister des Wiederaufbaus, und er gilt als recht robust. Doch in der Wildnis ist die Existenz des mysteriösen Molchs mit den runden Knopfaugen und dem elegant wirkenden Kiemenkranz in Gefahr. Seit mehreren Jahren steht er auf der Liste der vom Aussterben bedrohten Tierarten.

Um den Axolotl in Xochimilco zu retten, züchtet der Biologe Luis Zambrano von der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko ein paar von ihnen und entlässt sie in einen geschützten Tümpel. Denn nicht nur schwindet der natürliche Lebensraum des Axolotls, er ist auch stark verschmutzt und mit unzähligen, in den 1970ern und 1980ern ausgesetzten Raubfischen wie Karpfen und Buntbarschen übernutzt. Diese fressen die Jungtiere und Eier der legendären Molche aus dem ehemaligen Reich der Azteken. «Man kann nur hoffen, dass der Axolotl auch in der Natur überlebt», sagt Tanaka. Und dort nicht bald schon Geschichte wird.

(Tages-Anzeiger)

Erstellt: 09.02.2018, 09:54 Uhr

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In ZahlenSonderling unter Wasser

350 000 000

Der Axolotl existiert schon seit 350 Millionen Jahren . Die Azteken gaben ihm den Namen «Wassermonster». Er fristet sein Dasein als Dauerlarve und geht nicht – wie andere Salamander – an Land.

25

Der Schwanzlurch ist etwa 25 Zentimeter gross. Sein Genom ist zehnmal grösser als das eines Menschen.

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