am Puls Biologie 6, Schulbuch

54 Stadien der frühen Embryonalentwicklung Die ersten Schritte der Differenzierung des Embryos laufen bei so unterschiedlichen Tieren wie Fruchtfliegen, Fröschen, Mäusen und Men- schen sehr ähnlich ab! Aus der Befruchtung, bei der eine haploide Spermienzelle mit einer haploiden Eizelle ver- schmilzt, geht eine diploide Zygote hervor (siehe S. 53, Abb. 8a). Ihre ersten Zellteilungen sind als Einschnürun- gen gut sichtbar und werden Furchung genannt. Der Embryo durchläuft dann Stadien wo man ihn als Morula (b) (lat. Morum = Maulbeere), Blastula (c) (griech. Blastos = Keim) und schließlich als Gastrula (d) (griech. Gastos = Bauch eines Gefä- ßes) bezeichnet. Dabei entstehen drei Keimblät- ter (e) oder Zellschichten: Das äußere Ektoderm, aus dem später Haut und Nervensystem entste- hen, das innere Entoderm, das Verdauungskanal und wichtige Drüsen bildet, und das dazwischen- liegende Mesoderm, das Bindegewebe, Muskeln und Knochen bildet. Im frühen tierischen Embryo entstehen Ektoderm, Mesoderm und Entoderm Basiskonzept Steuerung und Regelung: Mütterliche Faktoren sind in der Steuerung der Frühentwicklung des Embryos äußerst wichtig. Am Beispiel der Fruchtfliege konnten Forscher zeigen, dass diese Faktoren bestimmen, wo im Embryo vorne und wo hinten ist. Steuerung der Entwicklung des Embryos Die Entwicklungsgenetik beschäftigt sich damit, welche Gene wann in welchen Teilen des Em- bryos aktiv sind, und wie sich diese genetischen Vorgänge als äußerliche Veränderungen des Embryos bemerkbar machen. Eizelle und Spermienzelle sind ein ungleiches Paar. Daher ist der Beitrag von Mutter und Vater zur nächsten Generation ebenso unterschiedlich. Während die Spermienzelle bei der Befruchtung nur ihre Chromosomen beisteuert, kommt von der Eizelle zusätzlich das Zytoplasma mit all sei- nen Inhaltsstoffen und Organellen. Der mütter- liche Einfluss ist daher verhältnismäßig größer. Ein Teil des mütterlichen Einflusses ist der Dot- ter, denn dieser wird der Eizelle von benachbar- ten Nährzellen zur Verfügung gestellt ( k Abb. 9) und sichert so die Ernährung des Embryos wäh- rend der ersten Teilungsschritte. Die Mitochondrien der Eizelle sind ebenfalls ein mütterlicher Einflussfaktor. Sie enthalten ihre eigene DNA und gewisse Merkmale werden da- her über diese mitochondrielle DNA, nicht über die DNA im Zellkern, vererbt. Weitere mütterliche Faktoren sind Moleküle, die beeinflussen, welche Gene im Embryo wo und wann aktiv werden. Schon in der unbefruchteten Eizelle weisen diese mütterlichen Faktoren eine ungleiche Verteilung auf, einen so genannten Konzentrationsgradienten. Bei den ersten Zell- teilungen der Zygote während der Furchung er- halten die vorderen Folgezellen also andere An- teile dieser mütterlichen Faktoren als die hinten liegenden – damit wird festgelegt wo im Embryo vorne und hinten ist! Man sieht den Kopf zwar noch nicht, es ist aber bereits festgelegt, wo er liegen wird ( k Abb. 9). Später wird auf ähnliche Weise bestimmt, wo rechts und links, und wo Bauch- und Rückenseite liegen. Mütterliche Einflüsse bestimmen, wo beim Embryo der Kopf liegen wird Steuerung und Regelung Abb.9: Entwicklung der Fruchtfliege Drosophila. Der mütterliche Faktor bicoid bestimmt bei der Fruchtfliege, an welchem Ende der Kopf liegen wird. Der Mütterliche Faktor bicoid bestimmt, wo beim Embryo vorne und hinten ist. Der Einfluss von mütterlichen Genen führt am vorderen Ende des Embryos zu einer erhöhten Kon- zentration des Proteins bicoid. Segmentierungsgene unterteilen den Embryo in Körperabschnitte, hier erkenn- bar durch farbig markierte Proteine. Nährzellen Eizelle Befruchtung Zygote Blastula Differenzierung Embryo Schlüpfen Larve (häutet sich zweimal) Verpuppung Puppe Meta- morphose geschlüpfte Fliege Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv