am Puls Biologie 6, Schulbuch

55 Fortpflanzung und Entwicklung Segmentierungsgene und homöotische Gene Aufgabe W 1 Finde ein Bild von einem Seeigel-Skelett und zeichne die Symmetrieebenen ein. Finde im Gegensatz dazu ein Bild von einem Säuge- tier-Skelett und zeichne ebenso die Symmetrieebene ein. Erläutere damit den Unterschied zwischen Bilateral- und Radiärsymmetrie. Die Entwicklung eines bilateralen Tieres (siehe S. 12) folgt einem Muster, nachdem zuerst die Körperachsen festgelegt werden, dann erst wer- den die Körperabschnitte ausgestaltet. Segmentierungsgene bestimmen die Untertei- lung in Körperabschnitte (Segmente) ( k Abb. 9). Die Segmente gleichen einander zunächst, etwa so wie beim Regenwurm. Die homöotischen Gene bestimmen anschließend, ob aus einem Segment Beine, Flügel oder etwas anderes wird. Die Funktion dieser Gene wurde dadurch ent- deckt, dass man bei Fruchtfliegen im Experiment das falsche homöotische Gen aktivierte. Dann entstehen Tiere, die zB ein zweites Flügelpaar an einem zweiten Brustsegment, oder Beine an- stelle von Antennen am Kopf haben ( k Abb.10). Solche die Entwicklung bestimmenden Gene wie bei der Fruchtfliege hat man auch bei Säugetie- ren und beim Menschen gefunden (siehe S. 57, Blick in die Forschung)! Homöotische Gene bestimmen, ob aus einem Segment Beine, Antennen oder etwas ganz anderes wird Abb.10: Homöotische Transformationen. Veränderun- gen (Mutationen) in den homöotischen Genen führen zu so genannten homöotischen Transformationen: Die betroffenen Fliegen besitzen dann zB ein zusätzliches Paar Flügel an einem Brustsegment oder ihnen wachsen Beine anstatt Antennen aus dem Kopf! Stammzellen In der Differenzierung eines Embryos entstehen also viele unterschiedliche Zelltypen. Die meisten haben eine Lebensdauer, die weit unter der Le- benserwartung des Tieres liegt. Menschliche Hautzellen werden zB nur etwa 2 Wochen alt, Knochenzellen etwa 10 Jahre. Sie müssen daher laufend ersetzt werden. Die Regeneration von Zellen wird von Stammzel- len übernommen ( k Abb.11). Nur die Zellen eines frühen Embryos, die embryonale Stammzellen heißen, können noch alle Gewebetypen und da- mit den gesamten Organismus regenerieren, sie sind totipotent. Im Gegensatz dazu befinden sich adulte Stammzellen bereits innerhalb eines der drei Keimblätter. Sie sind eingeschränkter in ihrer Entwicklungsfähigkeit und man nennt sie pluripotent. Jene adulten Stammzellen, die nur imstande sind, verschiedene Zelltypen innerhalb eines gewissen Gewebetyps zu regenerieren, nennt man multipotent ( k Abb.11). Stammzellen wecken in der Medizin große Hoff- nungen, denn sie könnten geschädigte Gewebe im menschlichen Körper ersetzen. Man hofft, dass sie zukünftig für diverse Therapien ein- gesetzt werden können (siehe auch S. 49 und Aufgabe 3 zum therapeutischen Klonen). Nur die Zellen eines frühen Embryos sind totipotent Abb.11: Stammzellen beim Menschen. Arten von Stammzellen unterscheiden sich in ihren Fähigkeiten. Im Laufe der Differenzierung von Zellen gehen manche Fähigkeiten endgültig verloren. Nur embryo- nale Stammzellen (totipotente Stammzellen) können den gesamten Organismus regenerieren. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv