Dresden - Forscher des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden haben herausgefunden, dass bei der Herausbildung der beiden Hemisphären das Spermium eine entscheidende Rolle spielt. Die Ausbildung der Körperachsen ist ein fundamentales Problem in der Entwicklungsbiologie, und spielt insbesondere für die korrekte Entwicklung von Geweben und Organen eine große Rolle.

Beim Fadenwurm C. elegans polarisiert sich die befruchtete Eizelle sehr rasch nach der Befruchtung in einen Vorder- und Hinterpol entlang einer ersten Körperachse. Die erste Achse wird noch im einzelligen Embryo festgelegt, etwa 30 Minuten nach der Befruchtung, wenn sich zwei unterschiedliche Bereiche herauszubilden beginnen. Diese bilden dann die beiden Hemisphären des ovalen Embryos und bestimmen die zukünftige Entwicklung des Wurminneren bzw. -äußeren. Unbekannt war hingegen bis jetzt, wodurch die Achse spezifiziert wird, an der entlang sich die Bereiche ausbilden: Nun konnten die Forscher feststellen, dass das Spermium eine wichtige Rolle in diesem Prozess spielt, da der Ort der Befruchtung ganz spezifisch mit der Position einer der beiden Domänen übereinstimmt, berichtet die Max-Planck-Gesellschaft.

Zentrosom verantwortlich für räumliche Organisation

Das Sperma des Wurms ist relativ einfach aufgebaut und trägt zwei für die Entwicklung des Embryos bedeutsame Teile: Den Zellkern mit den väterlichen Genen und das Zentrosom, eine Fass-ähnliche Struktur, die später dazu dient, die meisten der Bestandteile in der Zelle zu organisieren. Da sich bei Mutanten, denen der Kern des Spermiums fehlt, die Vorder-Hinter-Achse normal ausbildet, vermuten die Forscher, dass dieses Zentrosom der Hautbeitrag des Spermiums zur räumlichen Organisation des Embryos ist. Die beiden Wissenschaftler Carrie Cowan und Tony Hyman haben diese Vermutung nun direkt getestet, indem sie das Zentrosom mit einem Laserstrahl zerstörten, bevor sich die Körperachsen im einzelligen Embryo von C. elegans ausbilden konnten. Das Ergebnis war verblüffend, weil auch das Fehlen des Zentrosoms keinerlei Wirkungen auf die Ausbreitung bzw. den Erhalt der beiden Domänen hatte. Die Wissenschaftler nehmen daher an, dass die Herausbildung der ersten Körperachse durch ein vorübergehendes räumliches Signal bestimmt wird. (pte)