Mütterliches und väterliches Erbgut bleiben während der ersten Zellteilung getrennt Anfang des Lebens: Anders als gedacht? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Mütterliches und väterliches Erbgut bleiben während der ersten Zellteilung getrennt

Anfang des Lebens: Anders als gedacht?

Doppelte Spindel: Bei der ersten Zellteilung nach der Befruchtung werden die Chromosomen von Vater und Mutter getrennt auseinandergezogen. © Cartasiova, Hoissan, Reichmann, Ellenberg/ EMBL

Späte Verschmelzung: Bisher galt, dass sich das väterliche und mütterliche Erbgut bei Säugetieren direkt nach der Befruchtung miteinander vermischen. Doch womöglich stimmt das nicht, legt eine Studie mit Mäusen nun nahe. Demnach bleiben die Genome bei der allerersten Zellteilung noch voneinander getrennt. Dies könnte häufige Fehler in der frühen Embryonalentwicklung erklären – und womöglich rechtliche Konsequenzen haben.

Es fängt mit einer Eizelle und einem Spermium an: Bei der Befruchtung wandert der Zellkern der männlichen Keimzelle in die weibliche. Dann lösen sich die Hüllen der beiden Zellkerne auf, sie verschmelzen und die Zellteilung beginnt. Ein Embryo aus zwei, dann aus vier dann aus acht Zellen entsteht – bis schließlich ein „fertiges“ menschliches Wesen daraus hervorgeht.

Zwei Spindelapparate statt einer

Eigentlich glaubten Forscher, sie wüssten ziemlich genau, was in den ersten Tagen nach der Vereinigung von Eizelle und Spermium passiert. Doch nun zeigt sich, dass ein entscheidender Schritt anders abläuft als gedacht: die allererste Zellteilung. Bei diesem Prozess ordnen sich die Chromosomen auf einer Ebene in der Zelle an. Der gängigen Lehrmeinung nach bildet sich dann ein einziger sogenannter Spindelapparat, der die Chromosomen in Richtung der Pole auseinanderzieht. Dadurch werden sie in zwei Schwesterchromatiden getrennt, es entstehen zwei Zellen mit identischem Erbgut.

Wissenschaftler um Judith Reichmann vom European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg haben jetzt festgestellt, dass nicht etwa ein Spindelapparat die Chromosomen bei der ersten Zellteilung dirigiert. Sie beobachteten mithilfe einer modernen Mikroskopie-Technologie, dass es zumindest bei Mäusen stattdessen zwei davon gibt – einen für mütterliche und einen für väterliche Chromosomen.

Am Anfang getrennt

Das bedeutet: Anders als bisher angenommen, bleibt das Erbgut beider Elternteile während der ersten Zellteilung noch getrennt. Demnach vermischt es sich erst, wenn diese erste Teilung abgeschlossen ist. „Wir kennen eine zweifache Spindelbildung von einfachen Organismen wie Insekten. Doch wir hätten nie gedacht, dass es dies auch bei Säugetieren geben könnte. Das war eine echte Überraschung“, sagt Reichmanns Kollege Jan Ellenberg.

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Befruchtete Eizelle mit den beiden noch unverschmolzenen Kernen von Ei und Spermium. © Nina Sesina/ CC-by-sa 4.0

Diese Entdeckung liefert den Forschern zufolge eine mögliche Erklärung dafür, warum es in den frühen embryonalen Entwicklungsstadien bei Säugetieren so häufig zu Fehlern kommt – zum Beispiel zur Bildung von zu vielen Zellkernen. Denn damit sich genau zwei Zellkerne mit identischem Erbgut für zwei Zellen ausbilden können, müssen sich die zwei Spindelapparate exakt parallel anordnen. Geschieht dies nicht, kann das fatale Konsequenzen haben.

Auf den Menschen übertragbar?

Die entscheidende und bisher nicht sicher zu beantwortende Frage ist nun: Lassen sich die Ergebnisse auf den Menschen übertragen? Gehen wir einmal davon aus, dass es so ist. Was würde sich dadurch überhaupt an unserem bisherigen Verständnis der Embryonalentwicklung verändern?

„So viel ändert sich nicht“, meint Verena Nordhoff vom Universitätsklinikum Münster. „Natürlich ist es faszinierend, dass die Genome bis zur ersten oder zweiten Teilung noch getrennt sind, und nicht wild mixen. Die Analysen helfen uns, besser zu verstehen, dass Embryonen sich eben nicht alle gleich gut entwickeln und dass manchmal Zellen mit mehreren Kernen entstehen.“

Rechtliche Konsequenzen?

Auf einen Aspekt könnten sich die neuen Erkenntnisse jedoch sehr wohl auswirken, wie Agata Zielinska und Melina Schuh vom Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen in einem begleitenden Kommentar zur Studie betonen: auf das Recht. Denn immerhin definiert das Embryonenschutzgesetz den Beginn des Lebens als Zeitpunkt der Verschmelzung von mütterlichem und väterlichem Erbgut.

Sollte dieser Zeitpunkt nun später eintreten als gedacht, könnte dies etwa bei der In-vitro-Fertilisation Auswirkungen auf die Auswahl von Embryonen zur Implantation haben. Die Forscherinnen plädieren daher dafür, die derzeitige Definition zu überdenken.

„Leben fängt nicht später an“

Was rechtlich womöglich notwendig ist, hält Michele Boiani vom Max-Planck-Institut für Molekulare Biomedizin aus biologischer Sicht für unnötig: „Anhand der neuen Daten eine Diskussion über den Anfang des embryonalen Lebens zu entfachen, halte ich persönlich für übereilt. Es gibt in der Biologie Prozesse und zeitliche Übergänge; und jetzt wissen wir, dass auch die Chromosomen ihre Zeit brauchen, um sich miteinander zu mischen. Heißt das, dass das embryonale Leben später anfängt? Nein. Biologisch gesehen fängt das embryonale Leben mit der Befruchtung an.“ (Science, 2018; doi: 10.1126/science.aar7462)

(AAAS/ EMBL, 13.07.2018 – DAL)

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