Präziser Zeitplan

Embryo erhält seine Form innerhalb von nur 48 Stunden

(Bild: APA/Petit Format)

Warum wächst bei einem Menschen alles am richtigen Ort? Dieser Frage sind Schweizer Wissenschaftler nachgegangen und haben nun den dafür verantwortlichen Mechanismus entdeckt. Forscher des École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und der Universität Genf (Unige) fanden heraus, dass Lebewesen nach einem exakten Zeitplan entstehen und ein Embryo seine richtige Form innerhalb von rund 48 Stunden erhält.

Der Embryo wächst "von oben nach unten, ein Stockwerk nach dem anderen", schreibt ein Team unter der Leitung von Denis Duboule (EPFL und Unige) und Danil Noordermeer (EPFL) in einer Aussendung. So etwa besteht der Mensch laut den Forschern aus rund 30 horizontalen Abschnitten, die mehr oder weniger der Anzahl der Wirbel entsprechen. Alle 90 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, hieß es weiter.

DNA übernimmt Rolle einer Uhr
Würde der Zeitplan nicht exakt eingehalten, hätten man beispielsweise Rippen an den Lendenwirbeln, wird Duboule zitiert. 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 laut EPFL diese Hox-Gene noch. Sie sind in einen DNA-Knäuel verpackt. Doch wenn der richtige Zeitpunkt gekommen ist, beginnt sich der Faden abzuwickeln und 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, so die Forscher.

Embryo in rund zwei Tagen fertig
"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 an der EPFL entdeckte Phänomen gilt für viele Lebewesen, vom Menschen über den Blauwal und die Insekten bis hin zu bestimmten Würmern.