Hirnlos im Tierreich

Gelegentlich schlage ich ein Blog-Thema vor, weil es interessant klingt, während ich nur eine vage Vorstellung davon habe, was ich finden könnte, wenn ich etwas tiefer grub. Dies ist eine dieser Zeiten. Tiergehirne sind außergewöhnlich, und noch weniger ausgeklügelte Gehirne zeigen faszinierende Verhaltensweisen. Begleiten Sie mich also auf einer virtuellen Suche durch die Hallen der Biowissenschaften, um zu sehen, ob es ein wirklich hirnloses Tier gibt.

Was ist ein Gehirn?

Neuroscience ist ein berauschendes Thema in den Raum eines Blog-Artikels zu waten. Dennoch haben die meisten von uns ein ziemlich gutes Bild von der Wirbeltierversion eines Gehirns.

• Es ist ein Organ
• Es übt eine zentrale Kontrolle über den Rest des Körpers aus, einschließlich anderer Organe
• Es erzeugt Muster der Muskelaktivität
• Es sammelt und interpretiert sensorische Informationen

Wirbeltiergehirne vs. Wirbellose Gehirne

Sobald Sie in die Welt der Wirbellosen springen, wird die ganze Idee eines Gehirns etwas unschärfer. Die meisten haben jedoch eine Art Konzentration von Nervenzellen an einem Ende eines Nervenakkords — oft als Ganglion (Plural: Ganglien) bezeichnet. Typischerweise nicht so zentralisiert wie Wirbeltierhirne, würden die meisten von uns diese Gehirne immer noch als Laienhirne betrachten.

Ist es ein Gehirn, oder nicht?

Es gibt jedoch viele wirbellose Tiere, deren Nervensystem unserem überhaupt nicht ähnelt. Eine Qualle zum Beispiel besitzt kein zentrales Nervenzentrum. Stattdessen bilden seine miteinander verbundenen Nervenzellen (Nervennetz) einen Ring um seinen Mantel. Viele Jahre lang hatten Wissenschaftler das Gefühl, dass Quallen mehr oder weniger Strömungen und Gezeiten ausgesetzt waren — gedankenlos im Ozean schwimmend und darauf wartend, dass Nahrung ihren Weg schwimmt.

In letzter Zeit haben Forscher jedoch gelernt, dass Gelees weitaus zielgerichteter und raffinierter sind. Mondgelees vermeiden es, von einer ausgehenden Flut mitgerissen zu werden, indem sie in tiefere Gewässer tauchen. Wenn sie auf freundliche Gelees stoßen, genügt ein einfaches „Entschuldigung“ (okay, nicht wirklich), aber die gleiche Begegnung mit einem räuberischen Gelee lässt sie schwimmen, um nicht gefangen zu werden. Einige Box Gelees haben sogar Augen – 24 in der Tat – und zwei von ihnen können tatsächlich Bilder bilden.

Es ist klar, dass es im „Geist“ eines Menschen viel mehr gibt, als wir dachten. Einige Wissenschaftler haben sogar argumentiert, dass Gelees Gehirne haben und sich an vergangene Erfahrungen erinnern können. Wenn wir nach einem hirnlosen Tier suchen, müssen wir unseren Weg fortsetzen.

Das erstaunliche schrumpfende Gehirn

Ein weiteres Tier in unserer seltsamen Gehirnkategorie (eigentlich nur seltsam) sind die Meeresspritzer. Sea Squirts sind eigentlich Chordaten, was bedeutet, dass sie enger mit anderen Wirbeltieren (einschließlich uns) verwandt sind als die anderen in diesem Artikel vorgestellten Kreaturen. Wie kann das sein? Nun, Meerspritzer beginnen ihr Leben als frei schwimmende Larven, die oberflächlich Kaulquappen ähneln. Sie haben einen Notochord – im Wesentlichen eine primitive Wirbelsäule. Sie haben auch einen Nervenstrang mit einem hohlen, vergrößerten Bereich an einem Ende — eine Art Gehirn — und ein primitives Auge.

Wenn es jedoch an der Zeit ist, sich niederzulassen, normalerweise nach ein oder zwei Tagen freien Schwimmens, heften sich die Meerspritzer kopfüber an eine harte Oberfläche. Ihre Körper durchlaufen eine grundlegende Transformation, die den Verlust ihrer Schwänze und Notochorde, die Entwicklung von Verdauungs-, Fortpflanzungs- und Kreislauforganen sowie den Verlust der vergrößerten Nervenstruktur beinhaltet. Wenn diese Metamorphose abgeschlossen ist, bleibt nur der kleine Teil der ursprünglichen Nervenstruktur übrig, der zur Kontrolle seiner einfachen verbleibenden Organe benötigt wird.

Dennoch ist selbst die adulte Form des Seespritzers nicht ohne Nervenfunktion. Wir müssen unsere Suche nach dem wirklich hirnlosen Tier fortsetzen.

The Truly Brainless

Ja, der Titel verrät es. Es gibt ein Tier, das so primitiv ist, dass es kein Nervensystem hat. Es hat keine Organe. Es „isst“ und „atmet“, indem es das Wasser filtert, das durch seinen Körper fließt. Auf den ersten Blick erscheint es völlig passiv.

Und doch sind Schwämme in der Lage, den Wasserfluss in und aus ihrem Körper zu regulieren. Obwohl ihnen Organe fehlen, haben sie spezialisierte Zellen, die bestimmte Funktionen erfüllen. Einige sind sogar fleischfressend!

Irgendwie sind diese Tiere auch ohne Nervenzellen in der Lage, auf Reize zu reagieren und organisiertes Verhalten zu steuern. Wissenschaftler arbeiten immer noch daran zu verstehen, wie dies möglich ist, aber sie denken, dass es mit der Kalziumsignalisierung von einer Zelle zur anderen zu tun hat. Während wir also definitiv sagen können, dass ein Schwamm kein Gehirn hat, haben sie eindeutig eine primitive Methode der Zellkommunikation entwickelt, die es ihnen ermöglicht, zu überleben und zu gedeihen.

Außerirdisches Gehirn im Klassenzimmer

Ich bin sicher, Sie haben bemerkt, dass alle unsere Subjektkreaturen Meeresbewohner sind. Während ich Sie und Ihre Schüler sicherlich ermutige, die folgenden Ressourcen über unsere drei „hirnlosen“ Sterne zu lesen, macht es auch Spaß, mit einem lebenden Tier im Klassenzimmer zu interagieren.

Betritt den bescheidenen Regenwurm. Ein Regenwurm hat zwei Ganglien in seinem Kopf, die größer sind als die Ganglien, die entlang der Seiten seines Körpers verlaufen, die durch Nervenakkorde verbunden sind. Auf vielen Anatomiekarten wird dies als das Gehirn des Wurms bezeichnet. Obwohl die „Kopfganglien“ verantwortlich sind, üben sie keine vollständige zentrale Kontrolle aus — das Ganglion in jedem Segment empfängt und verarbeitet sensorische Informationen in Verbindung mit, aber auch unabhängig von den „Kopfganglien“. Dies ist ganz anders als die Art und Weise, wie unser Gehirn funktioniert.

Alle Arten von Büchern und Ressourcen schlagen Aktivitäten zur Beobachtung von Würmern im Klassenzimmer vor. Mein Favorit ist Creepy Crawlies and the Scientific Method von Sally Stenhouse Kneidel (2. Auflage im März 2015). Das California Integrated Waste Management Board bietet auch ein PDF mit Regenwurmuntersuchungen für den Unterricht an: http://www.calrecycle.ca.gov/Education/curriculum/worms/98activities.pdf

Quallen, Meer spritzt, Schwämme-Online-Ressourcen

• “ Nervensystem der Wirbellosen“ der Universität Triest
  • http://sv.units.it/ppb/NeuroBiol/Neuroscienze%20per%20tutti/invert.html
• Aktivitäten in der Nähe von Jelly Cam, Monterey Bay Aquarium
  • http://www.calrecycle.ca.gov/Education/curriculum/worms/98activities.pdf
• Quallen und Kammgelees (einschließlich Unterrichtspläne), Smithsonian National Museum of Natural History
  • http://ocean.si.edu/jellyfish-and-comb-jellies
• “ Sea Squirt,“ Chesapeake Bay Programm
  • http://www.chesapeakebay.net/fieldguide/critter/sea_squirt
• “ Einführung in Porifera,“ University of California Museum für Paläontologie
  • http://www.ucmp.berkeley.edu/porifera/porifera.html