Seit mehr als einem Jahrhundert rätseln Entwicklungsbiologen darüber, wie sich entscheidet, ob sich ein Embryo zu einem höheren Tier oder aber zu einem weniger entwickelten wie beispielsweise einem Fisch entwickelt. Jetzt haben britische Embryologen einen Schlüsselmechanismus für diese Weichenstellung identifiziert und berichten darüber in der Fachzeitschrift „Nature“.
Schon sehr früh in der Embryonalentwicklung muss die Masse der noch undifferenzierten Zellen, aus denen der Embryo zu diesem Zeitpunkt besteht, die ersten Schritte zur weiteren Differenzierung einleiten. Im Laufe dieses als „Gastrulation“ bekannten Prozesses gruppieren sich die Zellen in drei Schichten: Als erstes entsteht eine äußere Zellschicht, das Ektoderm, aus dem dann sukzessive zwei weitere, das Mesoderm und das Endoderm abgeschnürt werden. Beim Menschen ereignet sich dieser Prozess in der dritten Schwangerschaftswoche.
Und genau hier manifestieren sich die entscheidenden Unterschiede: Bei Säugetieren und Vögeln entstehen die beiden inneren Zellgruppen aus einer durch das Zentrum des Embryos verlaufenden Zellachse, bei niederen Wirbeltieren wie Amphibien oder Fischen, entstehen Meso- und Endoderm aus Zellen entlang der Ränder des Embryos. Aber was löst diese unterschiedliche Zellabschnürung aus?
Das haben nun Wissenschaftler des University College London mithilfe von Hühnereiern und modernsten bildgebenden Verfahren untersucht. Mit diesen konnte sie beobachten, wie sich die Zellen der Embryonen in allen drei Dimensionen des Raums bewegen. Dabei entdeckten sie auch die Ursache der für Vögel und Säugetiere typischen Mittelachse: Ein im Laufe der Evolution entwickelter Mechanismus, als „Zell-Interkalation“ bezeichnet, ist offenbar dafür verantwortlich. Er führt dazu, dass die Zellen, die die beiden inneren Schichten bilden, sich entlang der Mittelachse anordnen. Gesteuert wird dies über bestimmte Moleküle, die die Zellbewegungen koordinieren und regulieren.
“Das ist eine signifikante Entdeckung, da sie erstmals den klaren Unterschied in der Embryonalentwicklung von weiter entwickelten Arten und von weniger fortgeschrittenen Arten festmacht“, erklärt Professor Claudio Stern, Leiter der Studie. „Das deutet darauf hin, dass die höheren Wirbeltiere diesen Mechanismus erst später in der Geschichte der tierischen Evolution entwickelt haben.“
(Biotechnology and Biological Sciences Research Council, 11.10.2007 – NPO)
