Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Wissenschaftlern in Kanada hat endlich das Rätsel gelöst, warum sich Schlangenembryonen vor dem Schlüpfen zu engen Spiralen zusammenrollen. Die Antwort, veröffentlicht in Current Biology, ist keine existenzielle Angst über die Länge ihrer Körper – obwohl das nahe kommt. Es stellt sich heraus, dass das Aufrollen eine physische Notwendigkeit ist, um ihre außergewöhnlich langen Körper unterzubringen, die sie von allen anderen Wirbeltieren unterscheiden.
Die Spirale entsteht, wenn sich der Körper des Embryos schnell verlängert, während sein Darm als Anker wirkt, wodurch der wachsende Körper knickt und sich zu einer rechtsgängigen Spirale dreht. "Es ist, als ob man die Länge eines Riemens anpasst und die längere, knickende Seite der Schlaufe sich dreht", erklärt Dr. Tetsuto Miyashita, Evolutionsbiologe am Canadian Museum of Nature und leitender Autor der Studie.
Die Entdeckung fügt Schlangenembryonen der wachsenden Liste natürlicher Spiralstrukturen hinzu, die Wissenschaftler weiterhin verblüffen. "Es liegt ein Hauch von Geheimnis in Spiralen, und wir beginnen erst zu verstehen, wie diese Formen bei Tieren entstehen, wie unsere gewundenen Eingeweide, Schneckenhäuser und jetzt diese wunderschön gewundenen Schlangenembryonen", sagt die Hauptautorin Alexandra Weber, jetzt Doktorandin in Zoologie an der University of British Columbia.
Miyashita fügt hinzu: "Diese Rätsel wecken unsere Neugier. Schließlich haben Spiralformen in der Natur menschliche Kreationen inspiriert, von Rotini-Nudeln über Friseurstangen bis hin zu Darstellungen des biblischen 'Turmbaus zu Babel'."
Das Projekt selbst entstand aus einer eher banalen Situation: dem COVID-Lockdown im Jahr 2020. Miyashita, der von zu Hause aus arbeitete, brauchte eine Forschungsfrage, die seine Studenten ohne Labore oder Museumssammlungen bearbeiten konnten. "Dann ging mir ein Licht auf. Ich hatte von meinem Doktorvater diese Faszination für Asymmetrien in Tierformen geerbt. Also fragte ich mich bei jedem Bild von Schlangenembryonen in Papieren, ob sie rechts- oder linkshändig gewunden sind."
Diese Frage wurde zur Grundlage der Studie. Miyashita bat Weber, damals an der Carleton University, zusammen mit zwei Bachelor-Studenten der University of Ottawa, veröffentlichte Forschung und Museumsdatenbanken nach Fotos von sich entwickelnden Schlangen zu durchforsten. "Wir erhielten Bilder von mehr als 900 Embryonen aus 39 Schlangen- und anderen beinlosen Schuppenkriechtierarten. Das ist eine statistisch robuste Stichprobe."
Ein klares Muster zeigte sich: Während der ersten Wochen nach der Eiablage rollten sich die Embryonen nur dextral – nach rechts, vom Kopf zum Schwanz gesehen. "In diesen Stadien haben die Embryonen keine Muskeln, um sich zu bewegen, also bewirken verschiedene Kräfte, dass sie sich rechtshändig einrollen", erklärt Weber. "Aber wir wussten nicht, was sie dazu bringt."
Ein entscheidender Hinweis kam von Dr. Raul Diaz, einem Mitarbeiter an der California State University Los Angeles. Diaz verwendete CT-Bildgebung, um Schlangenembryonen genauer anatomisch zu untersuchen, und enthüllte etwas Unerwartetes: "Rauls CT-Scan eines Schlangenembryos zeigte eine Struktur, die wir noch nie gesehen hatten – es war eine Säule aus Darm, die sich durch die Spirale des gewundenen Körpers erstreckte", sagt Miyashita. "Es gibt einen Darm, der vom Rest des Körpers getrennt ist, umgeben von Blutgefäßfäden aus dem Dotter."
Diese Beobachtung gab dem Team den Mechanismus, den sie suchten. Schlangenembryonen müssen sich schnell verlängern, aber der Darm wächst nicht im gleichen Tempo. Die Diskrepanz erzeugt eine mechanische Einschränkung, die den Körper in eine Spirale zwingt. "Also lösen sie den langsam wachsenden Darm ab, der nun den sich verlängernden Körper festhält. Der Körper knickt und dreht sich zu einer Spirale", erklärt Miyashita. "Diese Spiralrichtung ist so gerichtet, dass die Embryonen auf die gegenüberliegende Seite des Dotters wachsen. Und der Dotter ist immer auf der linken Seite des Embryos, daher beginnt der Embryo immer rechtshändig zu spiralen."
Die Embryonen bleiben nicht für immer in dieser rechtshändigen Anordnung. Während sie wachsen, schrumpft der Dotter, was ihnen mehr Raum zum Bewegen gibt, und ihre Muskeln reifen, sodass sie sich selbst bewegen können. "Einige bleiben in rechtshändigen Spiralen, aber einige drehen sich nach links, si