Metazoa: Merkmale

Organisationsstufen der Metazoa

Dieser Text ist im Prinzip eine Zusammenfassung des Kapitels "Metazoa" aus dem Buch von Burda, Hilken und Zrzavy, aber dann ergänzt durch Fakten aus den Lehrbüchern von Kaestner (1984) sowie Westheide und Rieger (2014). Auch die Wikipedia wurde für die Erstellung dieser Seite konsultiert.

Die Metazoa, die vielzelligen Tiere, zeichnen sich gegenüber den Protozoa, also den einzelligen Tieren, durch eine ganze Reihe neuer Merkmale aus. Im Laufe der Evolution sind diese Merkmale allerdings nicht schlagartig alle auf einmal entstanden, sondern haben sich nacheinander entwickelt.

Auf Grund dieser Merkmale werden die Metazoa von den meisten Autoren in drei Organisationsstufen eingeordnet, die zunehmend komplexer werden:

1. Parazoa (Porifera)
2. Coelenterata (Cnidaria und Ctenophora)
3. Bilateria (viele Stämme, u.a. Insekten und Wirbeltiere)

Nach neueren molekularbiologischen Daten haben sich die dipoblastisch organisierten Coelenterata vor ca. 800 Millionen Jahren von den tripoblastisch aufgebauten Bilateria getrennt.

Dipolastische Organismen entstehen im Laufe der Ontogenes (Keimesentwicklung) aus zwei Keimblättern (Ectoderm und Entoderm), während tripoblastische Lebewesen aus drei Keimblättern entstehen (Ectoderm, Entoderm und Mesoderm).

Die typischen Merkmale der Metazoen

Vielzelligkeit

Das wichtigste und auffälligste Merkmal können wir bereits an der Bezeichnung "Vielzeller" erkennen: Die Metazoa haben Körper, die aus vielen Zellen bestehen. Zur Entstehung der Vielzelligkeit gibt es viele Hypothesen, auf die wir an dieser Stelle noch nicht weiter eingehen wollen.

Auch viele Einzeller bilden Kolonien. Nur bestehen diese meistens aus mehreren bis vielen völlig gleichartigen Zellen, die nur lose miteinander verbunden sind, beispielsweise durch eine gemeinsame Hülle. Bei manchen Arten entwickeln sich in diesen Kolonien sogar spezialisierte Zellen heraus, vor allem sind hier Keimzellen zu nennen, die der Fortpflanzung dienen.

Die Zellen eines Vielzellers sind dagegen sehr viel stärker differenziert und auch nicht mehr unabhängig voneinander.

Allerdings kann man bei Schwämmen (Porifera) die erwachsenen Körper durch ein Sieb drücken, und aus den einzelnen Zellen oder kleinen Zellverbänden können sich dann neue kleine Schwämme entwickeln, die wieder zu größeren Individuen heranwachsen.

Gewebe

Bei den Eumetazoa, den "echten" Vielzellern, bilden Zellen gleicher Herkunft echte Gewebe. In einem solchen Gewebe aus gleichen oder unterschiedlichen Zellen können diese miteinander über chemische Signale kommunizieren und durch Plasmabrücken Stoffe austauschen.

Bei der Evolution der Metazoen sind zunächst zwei wichtige Gewebetypen entstanden, nämlich das Epithelgewebe und das Bindegewebe. Getrennt werden die beiden Gewebe durch eine Basallamina.

Epithelgewebe

Die Epithelgewebe bestehen aus vielen eng zusammengeschlossenen gleichartigen oder auch verschiedenen Zellen gleicher Herkunft. Die interzellulären Zwischenräume sind sehr eng, an bestimmten Stellen berühren sich die Zellen und sind dort durch bestimmte Proteine fest miteinander verbunden. Neben solchen rein mechanischen Verbindungen gibt es aber auch Verbindungen, durch die ein Signal- oder Stoffaustausch stattfinden kann, beispielsweise die Desmosomen oder gap junctions.

Bindegewebe

Im Gegensatz zu den Epithelien sind die Bindegewebe sehr locker organisiert. Im Prinzip besteht ein Bindegewebe aus einer ursprünglich zellfreien extrazellulären, proteinreichen Matrix, in die dann Zellen aus den Epithelien einwandern. Diese eingewanderten Zellen liegen frei in der Matrix vor, unabhängig voneinander, oder sie bauen Verbindungen untereinander auf. Bei höheren Metazoen bilden die Zellen des Bindegewebes ein regelrechtes Netzwerk aus Zellen auf, das durch Kollagenfasern mechanisch stabilisiert wird.

Muskelgewebe

wird noch ergänzt

Nervengewebe

wird noch ergänzt

Cilien

Die Metazoa gehören zu den Opisthokonta. Diese Gruppe von Eukaryoten wird im Deutschen meistens als "Schubgeißler" oder "Hintergeißler" bezeichnet. Alle Arten der Opisthokonta besitzen also am "Hinterende" eine Geißel. Einzellige Arten werden durch diese Geißel angetrieben bzw. "angeschoben" (Schubgeißler).

Bei den höheren Metazoen haben die meisten Zellen diese Geißel jedoch im Laufe der Evolution verloren. Lediglich bei den Spermazellen kann man noch eine solche Geißel vorfinden.

Unabhängig davon sind aber viele Zellen der Metazoen bewimpert, also mit Cilien versehen. Die Cilien der Metazoa sind bis auf wenige Ausnahmen einheitlich aufgebaut und unterscheiden sich nicht von den Cilien anderer Eukaryoten: Zwei in der Mitte liegende Mikrotubuli sind von neun Mikrotubuli-Paaren umgeben (9+2-Muster).

Keimzellenbildung

Alle Metazoa können sich geschlechtlich fortpflanzen, oft aber auch ungeschlechtlich (Schwämme, Hohltiere u.a.).

Bei der Oogenese, also der Bildung der Eizellen, entstehen aus einer diploiden Mutterzelle durch zwei inäquale meiotische Teilungen eine große befruchtungsfähige haploide Eizelle und drei kleine Polzellen.

Die Spermatogenese, die Bildung der Samenzellen, läuft im Prinzip ähnlich ab, allerdings sind die beiden meiotischen Teilungen äqual, liefern also vier gleich große befruchtungsfähige haploide Spermien (Samenzellen). Die Spermien haben noch die für alle Opisthokonta typischen Schubgeißeln.

Furchung

Aus der befruchteten diploiden Eizelle bildet sich nun durch viele aufeinander folgende Furchungen ein neues vielzelliges Individuum.

Bereits in der Eizelle sind die Inhaltsstoffe des Cytoplasmas nicht gleichmäßig verteilt, sondern man kann bereits hier eine Polarisierung feststellen. Bestimmte biochemische Verbindungen sind mehr an dem einen Pol der Eizelle konzentriert, andere Verbindungen mehr an dem gegenüberliegenden Pol.

So entstehen bereits nach wenigen Teilungen unterschiedliche Zellen, die man allerdings rein äußerlich noch nicht voneinander unterscheiden kann. Nach und nach allerdings nehmen die Zellen auch eine unterschiedliche Gestalt an, und bald kann man zukünftige Muskelzellen, Nervenzellen, Epithelzellen und Bindegewebezellen erkennen. Einige Zellen differenzieren sich dagegen nicht, solche Zellen bezeichnet man als Stammzellen. Aus einer Stammzelle entsteht durch inäquale Teilung eine weitere Stammzelle und eine Zelle, die sich zu einer differenzierten Zelle weiterentwickelt. Auch in manchen Epithelien findet man solche Stammzellen. Diese sorgen dann dafür, dass abgestorbene differenzierte Epithelzellen neu gebildet werden.

Charakteristische Mitochondrien

Die Mitochondrien der Protozoen enthalten noch über 50 ursprüngliche Gene, während die Zahl der Gene bei den Mitochondrien der Metazoa deutlich reduziert ist. Die Metazoa-Mitochondrien enthalten nur noch 37 Gene. Auch die tRNA und die rRNA die Mitochondrien ist bei den Metazoa anders gebaut als bei den Protozoa.