Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, wie ein Embryo seine Form bereits innerhalb von rund 48 Stunden korrekt ausbilden kann: Er wächst von oben nach unten ? Schicht für Schicht und damit für jeden dieser Abschnitte die richtigen Erbinformationen abgelesen werden, folgt das System einer Art genetischen Uhr. Sie gibt die Erbinformationen Stück für Stück und nach einem präzisen Zeitplan frei. Dieses System erkläre die faszinierende Genauigkeit der Embryonalentwicklung, sagen die Forscher. “In zwei Tagen ist das Programm vollständig abgewickelt und alle Stockwerke des Embryos sind fertiggestellt”, erklärt erklärt Denis Duboule, Forscher an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne und der Universität Genf. Der neu entdeckte Mechanismus laufe in allen höheren Lebewesen ab, von Insekten und Würmern bis hin zum Menschen oder Blauwal.
Den Forschern zufolge besteht der Mensch aus rund dreißig horizontalen Abschnitten. Während der Embryonalentwicklung entsteht alle neunzig Minuten ein neues dieser Stockwerke. Dazu müssen jeweils die Gene, die beispielsweise den Hals-, Brust- und Lendenwirbel-Bereich aufbauen genau zum richtigen Zeitpunkt aktiv werden. Werden diese sogenannten Hox-Gene dagegen nicht in der richtigen Reihenfolge abgearbeitet, gerate die Anatomie des Menschen durcheinander, erklären die Forscher. ?Würde die genetische Uhr falsch ticken, würden beispielsweise Rippen an den Lendenwirbeln wachsen?, so Duboule.
Wie die Forscher herausfanden, fungiert dabei die DNA selbst als Uhr. Die für die Bildung von Gliedmaßen und Wirbelsäule verantwortlichen Hox-Gene haben nämlich eine gestaffelte Anordnung auf der Kette der Erbinformation: Sie liegen in vier Gruppen exakt hintereinander auf der DNA. Das System funktioniert dann im wahrsten Sinne des Wortes ?wie am Schnürchen?: Am Anfang sind die Erbinformationen noch in einem DNA-Knäuel verpackt und bleiben dadurch inaktiv. Doch dann beginnt sich der Faden langsam abzuwickeln und der Bau eines neuen Menschen beginnt.
Wie auf einem Fließband kommen nun die einzelnen Baupläne beim Architektursystem des Körpers an: Zuerst erscheinen die für die Bildung der Halswirbel zuständigen Erbinformationen, dann die für den Brustkorb und so weiter, bis der Embryo schließlich bis zum Steißbein fertig ist. Dabei kommen etwa alle 90 Minuten neue Baupläne aus dem DNA-Knäuel – in zwei Tagen ist der Faden dann vollständig abgewickelt?, sagen die Wissenschaftler.
Daan Noordermeer (Ecole Polytechnique Fédérale (EPFL), Lausanne) et al.: Science, doi:10.1126/science.1207194 wissenschaft.de – Martin Vieweg
