Strukturmodell einer DNA-Helix vor einem zweigeteilten männlich-weiblichen Gesicht
Bildrechte: IMAGO

DNA-Forschung Auge oder Ohr? Wie Zellen wissen, was sie werden

Woher wissen Körperzellen eigentlich, dass sie zum Barthaar oder Zehennagel, Auge, Ohr oder Brust werden? Forscherinnen der Unis Leipzig und Köln sind den Zellen, ihren Bauplänen und ihrer Kommunikation dicht auf der Spur.

von Karsten Möbius

Strukturmodell einer DNA-Helix vor einem zweigeteilten männlich-weiblichen Gesicht
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Des Rätsels Lösung ist auf den ersten Blick ganz einfach: Jede einzelne Zelle enthält die komplette Bauanleitung für unseren Körper. Das kann man sich bildlich vorstellen wie eine riesige Bibliothek: Jede Zelle weiß, welches Buch sie aus dem Regal braucht, um eine Haut oder eine Nervenzelle zu werden, wie Biologin Professor Maria Leptin erklärt:

Da sind Bücher drin, zum Beispiel Bücher wie man Autos baut. Und wenn man sich eins nimmt, was ein Ford wird, dann wird‘ s halt ein Ford und wenn sich jemand anderes eins nimmt, was ein Audi wird, dann wird‘s halt ein Audi.

Maria Leptin, Institut für Genetik, Uni Köln

Das erklärt allerdings noch nicht, warum eine Zelle diese oder jene Anleitung aus dem "Buchregal" nimmt und zur Herz- oder Lungenzelle wird. Die Antwort ist einfach: Zellen kommunizieren miteinander und erkennen anhand ihres Umfeldes, welches Bauteile-Buch sie für ihren Bau brauchen.  

Genau das ist das Forschungsfeld von Biochemikerin Simone Prömel von der Uni Leipzig: Wie sich Zellen miteinander verständigen. Prömel hat bei Ihren Forschungen eines von wahrscheinlich unzähligen Molekülen entdeckt, über das Zellen kommunizieren und was sie alles erkennen. Prömel nennt ein anschauliches Beispiel:

Wenn Sie sich Ihren Unterarm anschauen und über Ihre Haare streichen - alle Haare gehen in die gleiche Richtung. Die Zellen an Ihrem Arm wissen in welche Richtung sie ihre Haare auszurichten haben.  

Simone Prömel, Institut für Biochemie, Uni Leipzig

Dieser Verständigungsprozess der Zellen ist so alt wie das Leben selbst, als sich die Einzeller zu teilen begannen, erklärt Maria Leptin:

Dann haben die nämlich eine Stelle, wo sich die beiden Haare berühren und welche, wo sie sich nicht berühren. Wenn Sie sich jetzt mehr davon vorstellen, dann gibt es plötzlich welche, die sind außen und welche, die sind innen. Das heißt, einfach durch Zellwachstum entstehen schon Veränderungen.

Maria Leptin

Schockierend oder desillusionierend? Fliegenauge und Menschenauge mit gleichem Bauplan

Dieser Lernmechanismus führte zu immer komplexeren Zellgebilden. Mittlerweile kennen Wissenschaftler die Befehle, die dazu führen, dass eine Zelle zum Beispiel das Buch zum Bau eines Auges aus der Gen-Bibliothek nimmt. Das Verblüffende daran ist, dass das Buch zum Bau eines Auges für alle Lebewesen das gleiche ist.  

Es stellt sich raus, dass derjenige, der in die Bibliothek geht, um das Auge zu bauen, der holt sich bei Ihnen und bei der Fliege genau das gleiche Buch raus. Die Anleitungen sind dann leicht verschieden. Das gleiche gilt für unsere Arme und die Beine von Insekten.

Maria Leptin

Als Mensch einen gemeinsamen Vorfahren zu haben mit allem, was so kreucht und fleucht, ist an sich nicht so unvorstellbar. Dass sich aber sogar Baupläne für Arme und Beine von Menschen und Insekten gleichen, war auch für Wissenschaftler eine Überraschung:

Es war unfassbar, als das in den 80er-, 90er-Jahren gefunden wurde. Es fiel den meisten von uns schwer, das zu glauben.

Maria Leptin

Über dieses Thema berichtete MDR AKTUELL: im Radio | 18.07.2017 | 12:48 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 18. Juli 2017, 12:49 Uhr