Kraken besitzen komplexe Nervensysteme, obwohl ihre evolutionäre Geschichte weit von der des Menschen entfernt liegt. Eine neue Untersuchung findet Hinweise darauf, dass nicht nur die Gene selbst zu dieser Entwicklung beigetragen haben. Auch ihre räumliche Anordnung im Zellkern könnte entscheidend gewesen sein. Der Befund betrifft die Steuerung des Erbguts und ist kein direkter Test der Intelligenz.
Ein Krake kann seine Umgebung mit beweglichen Armen erkunden und sein Erscheinungsbild rasch verändern. Hinter solchen Fähigkeiten steht ein Nervensystem, dessen Aufbau eine andere evolutionäre Geschichte hat als das Gehirn eines Menschen. Gerade deshalb sind Kraken für die Forschung zur Entstehung komplexen Verhaltens interessant. Sie zeigen, dass anspruchsvolle Wahrnehmung und koordinierte Handlungen nicht ausschließlich entlang der Entwicklungslinie der Wirbeltiere entstanden sind. Doch der Blick auf das Verhalten beantwortet noch nicht, welche Veränderungen im Erbgut diese Entwicklung ermöglichten. Eine bloße Liste vorhandener Gene reicht dafür kaum aus. Dieselben grundlegenden Bausteine können in verschiedenen Organismen unterschiedlich eingesetzt werden. Entscheidend ist auch, wann ein Gen aktiv wird, in welchem Gewebe es arbeitet und wie seine Aktivität mit anderen Prozessen zusammenpasst. Die neue Untersuchung setzt deshalb nicht bei einem einzelnen vermeintlichen Intelligenzgen an, sondern bei der Organisation des gesamten genetischen Umfelds.
Die am 9. Oktober 2026 in Nature Communications veröffentlichte Genomstudie vergleicht die räumliche Organisation des Erbguts bei verschiedenen Kopffüßern. Zu der untersuchten Gruppe gehören Kraken, Kalmare und Sepien. Das internationale Team um Thea Rogers und Oleg Simakov verbindet Daten zur DNA-Anordnung mit Messungen der Genaktivität und zusätzlichen Entwicklungsversuchen. Im Mittelpunkt steht eine ungewöhnliche evolutionäre Vorgeschichte: Die Chromosomen dieser Tiere wurden im Verlauf ihrer Entwicklung tiefgreifend umorganisiert. Dadurch liegen manche Abschnitte heute in einem anderen genetischen Umfeld als bei ihren Vorfahren. Die Forscher untersuchen, ob diese Umstellungen lediglich die Reihenfolge verändert haben oder auch beeinflussen, wie Gene miteinander und mit ihren regulatorischen Bereichen zusammenwirken. Damit geht es um einen möglichen Weg zur Entstehung neuer biologischer Eigenschaften. Die Arbeit misst jedoch weder Lernleistungen erwachsener Kraken noch einen Unterschied ihrer Intelligenz nach einer bestimmten Veränderung.
DNA liegt im Zellkern nicht als gerade, ausgestreckte Linie vor. Sie ist zusammen mit Proteinen in einer dreidimensionalen Struktur organisiert. Dadurch können Abschnitte miteinander in Kontakt kommen, die entlang der linearen Abfolge weit auseinanderliegen. Für die Genregulation kann das entscheidend sein, weil steuernde Bereiche nicht unmittelbar neben dem Gen liegen müssen, dessen Aktivität sie beeinflussen. Die Universität Wien beschreibt den neuen Befund deshalb als Hinweis auf eine aktive Rolle der Genomarchitektur in der Evolution. Wenn eine Umordnung neue Nachbarschaften schafft, können daraus andere Möglichkeiten der Zusammenarbeit entstehen. Das ist zunächst ein mechanistischer Ansatz und keine pauschale Erklärung für komplexes Verhalten. Er macht jedoch verständlich, weshalb zwei Genome trotz ähnlicher genetischer Bestandteile unterschiedliche Entwicklungsprogramme hervorbringen könnten. Nicht nur der Bestand an Informationen zählt, sondern auch deren erreichbare regulatorische Verbindungen.
Um diese räumlichen Beziehungen zu erfassen, verwendet das Team unter anderem Micro-C. Das Verfahren liefert Informationen darüber, welche DNA-Abschnitte im Zellkern häufig nahe beieinanderliegen. Das Ergebnis ist keine einzelne fotografische Aufnahme einer unveränderlichen Faltung, sondern eine aus vielen erfassten Kontakten gewonnene Beschreibung räumlicher Beziehungen. Hinzu kommen Messungen der Genaktivität und der Zugänglichkeit bestimmter DNA-Bereiche. Diese Kombination ist wichtig, weil ein räumlicher Kontakt allein noch keine funktionelle Wirkung beweist. Zwei Abschnitte können nahe beieinanderliegen, ohne dass daraus zwangsläufig eine bestimmte Aktivitätsänderung folgt. Erst der Vergleich verschiedener Datenebenen hilft dabei, plausible regulatorische Zusammenhänge einzugrenzen. Dabei untersuchen die Forscher nicht nur Unterschiede zwischen Arten, sondern auch zwischen Geweben und Entwicklungsstadien. So lässt sich fragen, welche Merkmale der Organisation über längere evolutionäre Zeiträume erhalten bleiben und welche stärker mit den jeweils ausgeführten biologischen Aufgaben zusammenhängen. Die unterschiedlichen Messverfahren ergänzen sich dabei, statt dieselbe Frage mehrfach zu beantworten.
Besonders aufschlussreich ist der Unterschied zwischen größeren Organisationsbereichen und kleineren Verbindungen. Die Arbeit beschreibt vergleichsweise stabile Chromatindomänen, innerhalb derer DNA-Abschnitte bevorzugt miteinander in Kontakt stehen. Feiner aufgelöste Chromatinschleifen erwiesen sich dagegen als deutlich veränderlicher. Sie können entfernte Bereiche zusammenbringen und unterscheiden sich stärker zwischen Arten, Geweben oder Entwicklungsphasen. Damit entsteht kein Bild eines vollständig chaotisch umgebauten Erbguts. Vielmehr bleiben bestimmte organisatorische Grundzüge erhalten, während andere Verbindungen beweglicher sind. Für evolutionäre Veränderungen ist genau diese Kombination interessant: Grundlegende Zellfunktionen müssen weiterlaufen, obwohl neue regulatorische Möglichkeiten entstehen. Eine vollständige Neuorganisation ohne erhaltene Funktionen wäre kein sinnvoller Ausgangspunkt für ein lebensfähiges Tier. Die beobachtete Mischung aus Stabilität und Veränderung zeigt dagegen einen möglichen Weg, auf dem bestehende Entwicklungsprogramme erweitert oder anders miteinander verbunden werden können. Welche dieser Verbindungen tatsächlich eine konkrete Eigenschaft beeinflusst, muss anschließend mit weiteren Experimenten geprüft werden.
Das Team bezeichnet den möglichen langfristigen Aufbau solcher Verbindungen als regulatorische Verflechtung. Gemeint ist keine sichtbare Verknotung der DNA, sondern die zunehmende funktionelle Verknüpfung von Bereichen, die durch evolutionäre Umstellungen zusammengebracht wurden. Ein regulatorischer Abschnitt kann in einem neuen Umfeld andere Gene erreichen oder gemeinsam mit weiteren Elementen wirken. Über viele Generationen können sich daraus stabile Abhängigkeiten entwickeln. In den untersuchten Genomen fanden die Forscher veränderliche Verbindungen auch in der Nähe von Genen, die mit wichtigen Merkmalen der Kopffüßer zusammenhängen, darunter dem Nervensystem. Das passt zu der Vorstellung, dass die räumliche Organisation zur Entwicklung dieser Merkmale beigetragen hat. Es legt aber nicht fest, dass jede gefundene Schleife eine notwendige Voraussetzung für Intelligenz ist. Zwischen einer veränderten Genaktivität und einer komplexen Verhaltensleistung liegen mehrere biologische Ebenen. Dazu gehören die Entwicklung von Zellen und Geweben, ihre Verschaltung und schließlich die Funktion des gesamten Organismus.
Über die Vergleiche hinaus untersuchte das Team einen bestimmten DNA-Abschnitt experimentell, der keine Bauanleitung für ein Protein enthält. Dieser Bereich liegt innerhalb des Gens QuakingB. Die Forscher entfernten in Embryonen der Kopffüßerart Euprymna berryi eine ungefähr 1.000 Basen lange Region mithilfe von CRISPR-Cas9. Anschließend verglichen sie die Entwicklung mit Kontrolltieren. In den veränderten Embryonen traten Entwicklungsverzögerungen auf; einige zeigten unter anderem Auffälligkeiten an den optischen Hirnlappen oder an den Armen. Auch die Aktivität weiterer Gene veränderte sich. Der Versuch unterstützt damit die Annahme, dass der untersuchte Abschnitt eine funktionelle Rolle besitzt und nicht lediglich zufällig an dieser Stelle liegt. Zugleich ist die Aussage enger als eine Erklärung der Krakenintelligenz: Untersucht wurden Embryonen einer anderen Kopffüßerart, keine erwachsenen Kraken bei einer Lernaufgabe. Der Eingriff verändert ein Entwicklungsprogramm. Welche späteren Fähigkeiten dadurch im Einzelnen beeinflusst würden, wurde mit diesem Versuch nicht unmittelbar gemessen.
Gerade das Entwicklungsexperiment macht deutlich, weshalb die Suche nach einer einzigen genetischen Ursache zu kurz greift. Ein Eingriff kann mehrere Gewebe und Abläufe gleichzeitig beeinflussen. Wenn ein Embryo verzögert wächst oder seine Organe anders ausbildet, lässt sich daraus nicht einfach eine isolierte Veränderung einer späteren geistigen Fähigkeit ableiten. Um einen bestimmten Zusammenhang mit Intelligenz zu belegen, wären gezieltere Untersuchungen notwendig, die Entwicklung, allgemeine Gesundheit und konkrete Verhaltensleistungen auseinanderhalten. Die aktuelle Arbeit verfolgt einen anderen Schwerpunkt. Sie zeigt, wie Veränderungen der Genomstruktur neue regulatorische Zusammenhänge schaffen können und wie sich einzelne solcher Bereiche funktionell prüfen lassen. Auch der zeitliche Maßstab ist wichtig: Die großen Umstellungen im Erbgut fanden in der evolutionären Vergangenheit statt, nicht erst bei den heute untersuchten Tieren. Die Forscher rekonstruieren ihre möglichen Folgen anhand gegenwärtiger Genome und Experimente. Sie beobachten nicht direkt, wie aus einer einfachen Vorstufe innerhalb eines Versuchs ein intelligenterer Krake entsteht.
Die Untersuchung erweitert damit die Frage nach den genetischen Grundlagen ungewöhnlicher Tiere. Statt ausschließlich nach zusätzlichen Genen oder besonders auffälligen Einzelvarianten zu suchen, nimmt sie deren räumliche Beziehungen ernst. Das ist ein anderer Blick auf dieselbe biologische Information: Ein Gen kann vorhanden sein und trotzdem je nach Umgebung anders eingesetzt werden. Für Kraken und ihre Verwandten liefert die Arbeit eine konkrete Spur, wie ihre tiefgreifend umorganisierten Genome zur Entstehung komplexer Merkmale beigetragen haben könnten. Die Kombination aus Vergleichsdaten und gezieltem Eingriff macht diese Spur überprüfbar. Gleichzeitig bleibt die Verbindung zur Intelligenz eine weiterführende Hypothese, nicht das unmittelbar gemessene Endergebnis. Besonders interessant sind deshalb künftige Untersuchungen, die bestimmte regulatorische Veränderungen mit klar definierten Funktionen verbinden. Erst dann lässt sich genauer bestimmen, welche Teile der räumlichen Genomorganisation für einzelne Eigenschaften entscheidend sind und welche lediglich zusammen mit anderen evolutionären Veränderungen auftreten.
Nature Communications, Genome reorganisation and expansion shape 3D genome architecture and define a distinct regulatory landscape in coleoid cephalopods; doi:10.1038/s41467-026-77625-7