Die Entwicklungsbiologen fragen sich schon lange, welcher Mechanismus dahinter steckt, dass Lebewesen normalerweise stets die gleichen Körperproportionen entwickeln. Denn äußere Faktoren wie Temperatur, Lebensraum oder Ernährung haben in der Regel zwar Einfluss auf die Körpergröße der Organismen, aber nicht darauf, in welchem Größenverhältnis die verschiedenen Körperteile zu einander stehen. Fische beispielsweise, die in zu kleinen Aquarien aufgezogen oder gehalten werden, sind kleiner als ihre Artgenossen, die in Freiheit leben. Die Proportionen ihrer Organe und Flossen sind jedoch dieselben. Wissenschaftler nennen dieses Phänomen des proportionalen Wachstums „Scaling”.
Ungeklärt war bisher, wie dieses Scaling auf molekularer Ebene reguliert wird. Markus Affolter von der Universität Basel und Sven Bergmann von der Universität Lausanne sind hier einen großen Schritt weiter gekommen. Die Forscher hatten den Scaling-Prozess im Flügel der Fruchtfliege Drosophila melanogaster untersucht, wobei sie sich auf die sogenannte Imaginalscheibe – das Vorläufergewebe des ausgewachsenen Fliegenflügels – konzentrierten. Bei den mathematischen und experimentellen Analysen fiel ihnen das Molekül Decapentaplegic (Dpp) auf. Sie stellten fest, dass es sich um ein Signalmolekül handelt, das offenbar eine zentrale Rolle beim Scaling im Flügelwachstum spielt. Es sorgt für insgesamt größere Gewebeproportionen, wenn die Imaginalscheibe wächst. Allerdings: Dpp muss laufend kontrolliert werden, damit es nicht aus dem Ruder läuft. Wie sich herausstellte, ist dafür das Molekül Pentagone zuständig. Es fungiert als eine Art negativer Feedback-Regler beim Scaling.
Durch das Zusammenspiel von Dpp und Pentagone wird also gewährleistet, dass die einzelnen Flügelteile von Drosophila während des Wachstums stets im gleichen Verhältnis zueinander stehen. Affolter und Bergmann sprechen von einer Feedback-Schleife zwischen der Signalisierungsaktivität von Dpp und der Regulierung durch Pentagone. Affolter hält die neuen Ergebnisse für vielversprechend: „Der bessere Einblick in die molekulare Steuerung des Scalings wird in hohem Maße dazu beitragen, die von der Natur entwickelten Körperpläne besser zu verstehen.”
Redaktion: Hans Groth, nachrichten@bild-der-wissenschaft.de
