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Ein Embryo wächst «Stockwerk für Stockwerk»

Schweizer Wissenschaftler haben den exakten Zeitplan für die Entstehung eines Menschen gefunden. Seine richtige Form erhält ein Embryo innerhalb von 48 Stunden – Schicht für Schicht.

Forscher sind den Geheimnissen der menschlichen Entstehung auf der Spur: Befruchtung einer Eizelle.
Forscher sind den Geheimnissen der menschlichen Entstehung auf der Spur: Befruchtung einer Eizelle.
Keystone

Warum wächst bei einem Menschen alles am richtigen Ort? Dieser Frage sind Forscher der ETH Lausanne und der Universität Genf nachgegangen und haben den dafür verantwortlichen Mechanismus entdeckt. Sie fanden heraus, dass Lebewesen nach einem exakten Zeitplan entstehen.

Seine richtige Form erhält ein Embryo innerhalb von rund 48 Stunden. Zu diesem Schluss kommt ein Forscherteam unter der Leitung von Denis Duboule und Daniël Noordermeer. Der Embryo wächst «von oben nach unten, ein Stockwerk nach dem anderen», schreiben die Wissenschaftler in einer veröffentlichten Erklärung.

So etwa besteht der Mensch laut den Forschern aus rund 30 horizontalen Abschnitten, die mehr oder weniger der Anzahl Wirbel entsprechen. Alle neunzig Minuten entsteht ein neues Stockwerk. Die Gene, die den Hals-, Brust- und Lendenwirbeln und dem Steissbein entsprächen, würden genau zum richtigen Zeitpunkt in Aktion treten, heisst es weiter.

Hox-Gene verantwortlich für Gliedmassen

Würde der Zeitplan nicht exakt eingehalten, hätten man beispielsweise Rippen an den Lendenwirbeln. Damit alles nach dem strengen Zeitplan ablaufen kann, hat die DNA gewissermassen die Rolle einer Uhr übernommen. Die für die Bildung von Gliedmassen und Wirbelsäule verantwortlichen Hox-Gene weisen denn auch eine Besonderheit auf: Sie liegen in vier Gruppen auf der DNA-Kette exakt hintereinander in einer bestimmten Reihenfolge.

Im Anfangsstadium des Embryos schlummern nach Erkenntnissen der Forscher diese Hox-Gene noch. Sie sind in einen DNA-Knäuel verpackt. Doch wenn der richtige Zeitpunkt gekommen ist, beginnt sich der Faden abzuwickeln. Dieser funktioniert ähnlich wie eine Lochkarte, die beim Durchlaufen der Maschine Befehle erteilt: Zuerst kommen die für die Bildung der Halswirbel zuständigen Gene aus dem Knäuel und beginnen zu arbeiten, dann ist der Brustkorb an der Reihe und so weiter bis zum Steissbein. Alle 90 Minuten komme ein neues Gen aus dem Knäuel.

«In zwei Tagen ist der Faden schliesslich vollständig abgewickelt und alle Stockwerke des Embryos sind fertiggestellt», erklärt Denis Duboule. Dieses System sei die erste in der Genetik entdeckte «mechanische» Uhr und erkläre die bemerkenswerte Genauigkeit. Das entdeckte Phänomen gilt für viele Lebewesen, vom Menschen über den Blauwal und die Insekten bis hin zu bestimmten Würmern.

dapd/miw

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