Man bedenke, dass unser ganzer Körper lediglich aus  zwei Keimzellen mit einem haploiden Chromosomensatz entsteht. Zwei Keimzellen, die zu einer befruchteten Eizelle, einer so genannten Zygote, verschmelzen. Diese einzelne Zelle teilt sich ein paarmal. Dann haben wir einen kleinen Haufen aus undifferenzierten Stammzellen. Aus diesen Zellen entwickeln sich schließlich innerhalb von neun Monaten alle verschiedenen Zelltypen und damit alle verschiedenen Typen von Gewebe und alle verschiedenen Organe, aus denen unser Körper besteht. Allein diese Tatsache finde ich bereits atemberaubend. Noch viel faszinierender ist allerdings, dass sich all die Organe und Körperteile, welche von diesen Zellen gebildet werden, immer am richtigen Ort befinden und funktionieren.
 
Für die Interessierten - empfehlenswerte Bücher über Entwicklungsbiologie:
Michael Kühl: Entwicklungsbiologie.  (Ein etwas kleineres Buch, das einfach zu lesen ist und die wichtigsten Prozesse beschreibt).
Molekularbiologie der Zelle (eine sehr ausführliche Arbeit, für Leute, die sich ernsthaft für die Thematik interessieren).
 


Der Grund, dass unser Körper so ist wie er ist, liegt in einer Vielzahl hochkomplexer Signalwege, welche in einer fix definierten Reihenfolge ablaufen. Jede einzelne Zelle bekommt praktisch eine Anleitung in Form von Signalen, wie sie sich verhalten soll und was sie werden soll. Diese Signale werden von Zellen verschickt, welche wiederum Signale von anderen Zellen erhalten. Im Prinzip wird bei Beginn unserer Entwicklung eine Kaskade von verschiedenen Signalwegen ausgelöst, welche sich ähnlich wie beim Domino ausbreitet. Es beginnt einfach und wird dann immer komplexer. Die Gesamtheit dieser Signale ist dann praktisch die Bauanleitung für einen Mensch. Im folgenden Artikel werde ich die wichtigsten Vorgänge bei der Entwicklung kurz beschreiben.
 
Die Signale, von denen wir hier die ganze Zeit sprechen, sind verschiedene Botenstoffe. Diese Botenstoffe lösen bestimmte Vorgänge in der Zelle aus und transportieren auf diese Weise die verschiedenen Signale. Manche Botenstoffe geben den Zellen beispielsweise das Signal, dass sie sich teilen sollen, während andere das genaue Gegenteil bewirken und den Zellen sagen, dass sie sich nicht mehr teilen sollen. Wieder andere Botenstoffe bringen die Zellen dazu, dass sie ihre Position verändern oder in eine bestimmte Richtung wachsen. Manche Zellen werden nur für eine bestimmte Zeit lang benötigt. Wenn sie ihre Aufgabe erfüllt haben und nicht mehr gebraucht werden, erhalten sie ein Signal, damit sie absterben. Diese Botenstoffe können in unterschiedlichen Konzentrationen vorliegen. Abhängig von der Konzentration können ganz unterschiedliche Antworten von Seiten des Gewebes ausgelöst werden. Botenstoffe, welche abhängig von ihrer Konzentration verschiedene Antworten auslösen bezeichnet man als Morphogene.
Nachdem sich die Zygote mehrmals geteilt hat, haben wir einen kleinen Haufen von Zellen. Innerhalb von diesen Haufen werden Signalzentren gebildet. In diesem Signalzentren werden von den Zellen Botenstoffe gebildet, welche sich auf das Gewebe verteilen. In der Nähe des Signalzentrums ist die Konzentration des Botenstoffes am höchsten, je weiter man sich davon entfernt, desto geringer wird die Konzentration und damit auch die Antwort und das Verhalten einzelner Zellen, welche das Signal des Botenstoffes erhalten (in diesem Bezug spricht man auch von so genannten Konzentrationsgradienten).
 
Ein solcher Konzentrationsgradient legt bei uns beispielsweise die Dorsal-Ventral-Achse fest. Dorsal und ventral beziehen sich auf die beiden Seiten unseres Körpers. Alles was am Rücken ist, wird als dorsal bezeichnet. Alles was auf der Bauchseite ist, bezeichnet man als ventral. Beispiele für dorsal gelegene Strukturen wären die Wirbelsäule und das Rückenmark. Eine ventrale Struktur wäre beispielsweise unser Darm. Im frühen embryonalen Stadium, wenn wir noch ein Haufen von Zellen sind, wird auf der ventralen Seite ein Botenstoff mit dem Name BMP ausgeschüttet. In dieser Phase sorgt BMP dafür, dass ventral gelegene Zellen später den Darm und andere ventrale Strukturen bilden. Auf der dorsalen Seite wird ein anderer Stoff mit dem Name Chordin ausgeschüttet. Chordin ist ein Antagonist von BMP, hemmt also dessen Aktivität. Dies ist notwendig, weil sonst auch die dorsal gelegenen Zellen ventrale Strukturen bilden würden. Dadurch, dass die Aktivität von BMP auf der dorsalen Seite durch Chordin gehemmt ist, entstehen dort dorsale Strukturen, wie beispielsweise die Wirbelsäule oder das Rückenmark. Embryonen, bei denen aufgrund einer fehlerhaften DNA kein oder zu wenig Chordin gebildet wird, zeigen schwere Missbildungen. Wirbelsäule, Rückenmark und andere dorsale Strukturen sind verkümmert ausgebildet oder fehlen. Eine solche Missbildung ist für den Embryo tödlich.
Auch die Festlegung anderer Achsen verläuft über solche Konzentrationsgradienten. So wird beispielsweise die Anterior-Posterior-Achse (Anterior bedeutet vorne bzw. dort wo der Kopf ist. Posterior bedeutet hinten, in Richtung der Beine oder des Schwanzes) von einen Botenstoff mit dem Name Wnt kontrolliert. Wnt führt zur Ausprägung posteriorer Strukturen. Im anterioren Bereich wird die Aktivität von Wnt durch Antagonisten gehemmt.
Die Ausbildung der Extremitäten verläuft ähnlich. Wichtige Signalkomponenten bei der Bildung der Extremitäten wären beispielsweise FGF, Shh bzw. Hedgehog und BMP. Entlang des Embryos bilden sich Knospen, aus denen im späteren Verlauf der Entwicklung die Extremitäten entspringen. Das Wachstum der Extremitäten wird von FGF induziert. In Experimenten zeigte sich, dass man durch die Behandlung eines Hühnerembryos mit FGF die Bildung von zusätzlichen Extremitäten induzieren kann. Hedgehog legt die anteriore und die posteriore Polarität der Extremität fest. Beispielsweise wird durch Hedgehog festgelegt, dass der Daumen und der kleine Finger genau dort sind, wo sie sein sollen. Würde man das Signalzentrum, in dem Hedgehog gebildet wird auf beiden Seiten der Extremität platzieren, hätten wir nachher zwei Daumen und zwei kleine Finger auf derselben Hand. Genau so, wie es Botenstoffe gibt, welche das Wachstum der Extremität regulieren, gibt es auch Botenstoffe, welche festlegen, ob die Extremität zu einem Arm oder zu einem Bein wird. FGF ist übrigens unter anderem auch wichtig, für die Bildung der Muskulatur und der Augen.
 
Durch das hochkomplexe Zusammenspiel von Aktivatoren, Regulatoren, Antagonisten und Konzentrationsgradienten entsteht schließlich ein vollständiger Mensch. Jede einzelne Zelle weiß, was sie zu tun hat.
Nun haben Sie einen allgemeinen Einblick in die Entwicklung der Wirbeltiere. Zu erwähnen ist, dass das alles natürlich um ein Vielfaches komplizierter ist und dass es verschiedene Typen von den verschiedenen Botenstoffen gibt. Beispielsweise gibt es eine ganze Gruppe von verschiedenen Wnt-Genen und auch viele verschiedene Typen von BMP. Jeder einzelne Typ hat seine ganz spezifische Aufgabe. Nicht jede Zelle reagiert auf einen Botenstoff in gleicher Weise. Unterschiedliche Zellen können auf denselben Botenstoff unterschiedlich reagieren und umgekehrt können unterschiedliche Botenstoffe bei unterschiedlichen Zellen jeweils eine gleiche Antwort auslösen. Zudem können die Zellen ihre Empfindlichkeit auf einen jeweiligen Botenstoff selbst regulieren, beispielsweise indem sie die Anzahl an Rezeptoren für den jeweiligen Botenstoff vergrößern oder verkleinern.

Wir nehmen all diese Vorgänge in unserer Entwicklung als Selbstverständlichkeit wahr und sind uns der hohen Komplexität dieses Vorgangs nicht bewusst. Es ist für uns logisch, dass alle Körperteile genau dort sind, wo sie sein sollen. Fehlerhafte Signale während der Entwicklung können allerdings zu schweren Fehlbildungen führen. Es gehört also auch eine gesunde Portion Glück dazu. Dieser Tatsache sollten wir uns jederzeit bewusst sein. Jeder von uns, der ohne Fehlbildungen auf die Welt kam, ist ein Glückspilz. Im Übrigen läuft eine Vielzahl verschiedener Signalwege gerade jetzt in Ihrem Körper ab, wodurch Ihr Körper all die verschiedenen Lebensprozesse reguliert und aufrechterhält. 
 
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