How Blood Evolved (Many Times)

Summary

Die Geschichte des Blutes beginnt mit den Fossilien des Marrella splendens aus dem Burgess-Schiefer, die die frühesten Hinweise auf Blut im Fossilienbestand enthalten. Blut hat sich im Laufe der Evolution stark verändert und ist in vielen verschiedenen Tieren, von rot über blau bis grün, vorhanden. Während Hemoglobin in vielen Tieren, einschließlich Menschen, Sauerstoff transportiert, verwenden andere Tiere, wie Mollusken und Arthropoden, Hemocyanin, das auf Kupfer statt Eisen setzt. Der Ursprung und die Vielfalt der Blutproteine zeigen, wie Evolution komplexe Lebensformen beeinflusst hat, und wie verschiedene Tiere unterschiedliche Anpassungen entwickelt haben, um ihre Umwelt zu überleben.

Takeaways

• 😀 Die Marrella splendens, ein kleiner, gepanzerter Arthropode, ist das älteste bekannte Beispiel für Blut in Fossilien, mit mehr als 30.000 Exemplaren im Burgess Shale.
• 😀 Blut ist eine der revolutionärsten Entwicklungen in der Evolution, die es Tieren ermöglicht, Nährstoffe und Abfallstoffe durch den Körper zu transportieren.
• 😀 Einige Tiere, wie Schwämme und Quallen, benötigen kein Blut, da ihre Körpergewebe so dünn sind, dass sie Sauerstoff direkt durch Diffusion aufnehmen können.
• 😀 Die ersten Tiere mit einem Blutkreislaufsystem existierten vor mehr als 600 Millionen Jahren, und das einfachste heutige Beispiel für einen solchen Organismus sind Acoelomorphen, wurmähnliche Tiere.
• 😀 Blutproteine, wie Hämoglobin, sind älter als Blut selbst. Sie halfen ursprünglich bei Aufgaben wie der Metabolisierung von Stickstoffmonoxid oder dem Binden von Sauerstoff.
• 😀 Hämoglobin, das Eisen in unseren roten Blutkörperchen bindet, ist verantwortlich für die rote Farbe des Blutes und hat eine lange evolutionäre Geschichte.
• 😀 Einige Tiere, wie Muscheln und bestimmte Nematoden, haben ihre eigene Version von Hämoglobin oder verwandte Proteine, um Sauerstoff auf unterschiedliche Weise zu transportieren.
• 😀 Marrella benutzte statt Hämoglobin ein Protein namens Hämocyanin, das Kupfer statt Eisen verwendet und in vielen Gliedertieren und Mollusken vorkommt.
• 😀 Hämocyanin ist blau, weil Kupfer beim Oxidieren grünlich-blau wird, und es hat sich in verschiedenen Tieren unabhängig entwickelt, was ein Beispiel für konvergente Evolution darstellt.
• 😀 Einige Tiere, wie bestimmte Arten von Würmern, haben Hämerythrin, ein weiteres Protein, das Eisen zur Sauerstoffbindung verwendet, jedoch ohne das Donut-förmige Häm.
• 😀 Das Blut einiger Tiere, wie der Eisscholle, ist farblos, da sie keine Blutproteine haben. Diese Tiere haben sich an kalte Umgebungen angepasst und leben von niedrigem Stoffwechsel und sauerstoffreichen Gewässern.

Q & A

Was sind die Burgess-Schiefer und warum sind sie so wichtig für die Paläontologie?

Die Burgess-Schiefer in British Columbia sind ein berühmtes Fossilienlager, das mehr als 30.000 Fossilien eines kleinen, gepanzerten Arthropoden namens *Marrella splendens* enthält. Diese Fossilien sind mehr als 500 Millionen Jahre alt und perfekt erhalten, was sie zu einem wertvollen Fund für die Forschung zur frühen Evolution von Tieren macht.

Was ist das Besondere an den schwarzen Flecken auf den *Marrella*-Fossilien?

Die schwarzen Flecken, die auf den *Marrella*-Fossilien gefunden wurden, sind die frühesten Hinweise auf Blut in der fossilen Aufzeichnung. Diese Flecken bestehen aus Metallen und enthalten Anzeichen von Blutbestandteilen, was auf das Vorhandensein von Blut in den frühen Tieren hinweist.

Welche Funktion erfüllt Blut in Tieren und warum ist es so wichtig?

Blut hat viele Funktionen, darunter die Versorgung der Gewebe mit Sauerstoff, den Transport von Nährstoffen zu Zellen und die Entfernung von Abfallstoffen. Es war ein entscheidendes evolutionäres Merkmal, das es komplexeren und aktiveren Tieren ermöglichte, ihre Körperfunktionen effizienter zu steuern.

Warum brauchten frühere Tiere wahrscheinlich noch kein Blut?

Frühere Tiere wie Schwämme, Quallen und Seeanemonen hatten sehr dünne Körpergewebe, durch die Sauerstoff direkt aus dem Wasser in die Zellen diffundieren konnte. Daher benötigten sie noch keine Blutkreislaufsysteme.

Was sind Acoelomorphs und warum könnten sie den frühen Blutträgern ähnlich gewesen sein?

Acoelomorphs sind einfach gebaute, wurmartige Tiere, die einen Körperbau ohne Körperhöhle aufweisen. Diese Tiere könnten den frühesten Blutträgern ähnlich gewesen sein, da sie bilaterale Symmetrie und eine einfache Körperstruktur teilen, die möglicherweise den ersten Tieren mit Blutkreislaufsystemen ähnelte.

Wie haben sich die ersten Blutproteine entwickelt und was ist deren Bedeutung?

Frühere Blutproteine könnten auf chemischen Modellen basieren, die in heutigen Blutproteinen verwendet werden. Diese Proteine spielten zunächst eine Rolle bei der Metabolisierung von Stickstoffmonoxid oder der Bindung von Sauerstoff, bevor sie die Fähigkeit entwickelten, Sauerstoff zu transportieren, was die Grundlage für die Entwicklung von Blut als Transportsystem bildete.

Was ist der Unterschied zwischen Hämoglobin und Hämocyanin?

Hämoglobin ist das Protein, das in den meisten Tieren, einschließlich Menschen, für den Sauerstofftransport verantwortlich ist und Eisen enthält. Hämocyanin, das in Tieren wie *Marrella* vorkommt, verwendet Kupfer anstelle von Eisen und hat eine andere Proteinstruktur, die unabhängig von Hämoglobin evolviert ist.

Warum könnte Hämocyanin für manche Tiere vorteilhaft sein?

Hämocyanin funktioniert möglicherweise besser bei kälteren Temperaturen, was für Tiere in kalten Umgebungen von Vorteil ist. Es ist zwar weniger effizient als Hämoglobin, aber es bietet Flexibilität, besonders wenn sich die Umweltbedingungen drastisch ändern.

Warum haben einige Tiere wie Pferdekrabben blaue statt rote Blut?

Pferdekrabben haben aufgrund der Verwendung von Hämocyanin, das Kupfer statt Eisen enthält, blaues Blut. Kupfer oxidiert grünlich-blau, was der Grund für die blaue Farbe des Blutes dieser Tiere ist.

Was macht das Blut von Eisschnecken so besonders?

Das Blut von Eisschnecken ist klar bis weiß, da es keine Hämoglobin- oder anderen Blutproteine enthält. Dies könnte eine Anpassung an die extrem kalten Temperaturen sein, bei denen die Bildung von Blutgerinnseln durch das Fehlen von Blutproteinen verhindert wird.