60 Stadien der frühen Embryonalentwicklung Die ersten Schritte der Differenzierung des Embryos laufen bei so unterschiedlichen Tieren wie Fruchtfliegen, Fröschen, Mäusen und Menschen sehr ähnlich ab! Aus der Befruchtung, bei der eine haploide Samenzelle mit einer haploiden Eizelle verschmilzt, geht eine diploide Zygote1 hervor (kS. 59, Abb. 10 a). Ihre ersten Zellteilungen sind als Einschnürungen gut sichtbar und werden Furchungen genannt. Der Embryo durchläuft dann Stadien, in denen man ihn als Morula (kAbb. 10b, morum (lat.) = Maulbeere), Blastula (kAbb. 10 c, blastos (griech.) = Keim) und schließlich als Gastrula (kAbb. 10d, gastos (griech.) = Bauch eines Gefäßes) bezeichnet. Dabei entstehen drei Keimblätter (kAbb. 10 e) oder Zellschichten: Das äußere Ektoderm, aus dem später Haut und Nervensystem entstehen, das innere Entoderm, das Verdauungskanal und wichtige Drüsen bildet, und das dazwischenliegende Mesoderm, das Bindegewebe, Muskeln und Knochen herstellt. 1 Zygote: zugo– tós (altgriech.) = zusammengespannt Im frühen tierischen Embryo entstehen Ektoderm, Mesoderm und Entoderm Steuerung der Entwicklung des Embryos Die Entwicklungsgenetik beschäftigt sich damit, welche Gene wann in welchen Teilen des Embryos aktiv sind und wie sich diese genetischen Vorgänge als äußerliche Veränderungen des Embryos bemerkbar machen. Eizelle und Samenzelle sind ein ungleiches Paar. Daher ist der Beitrag von Mutter und Vater zur nächsten Generation ebenso unterschiedlich. Während die Samenzelle bei der Befruchtung nur ihre Chromosomen beisteuert, kommt von der Eizelle zusätzlich das Zytoplasma mit all seinen Inhaltsstoffen und Organellen. Der mütterliche Einfluss ist daher verhältnismäßig größer. Ein Teil des mütterlichen Einflusses ist der Dotter, denn dieser wird der Eizelle von benachbarten Nährzellen zur Verfügung gestellt (kAbb. 11). Er sichert so die Ernährung des Embryos während der ersten Teilungsschritte. Die Mitochondrien der Eizelle sind ebenfalls ein mütterlicher Einflussfaktor. Sie enthalten ihre eigene DNA und gewisse Merkmale werden daher 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 Zellteilungen der Zygote während der Furchung erhalten die vorderen Folgezellen also andere Anteile 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 (kAbb. 11). 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 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. Abb.11: Entwicklung der Fruchtfliege Drosophila. Der mütterliche Faktor bicoid bestimmt bei der Fruchtfliege, an welchem Ende der Kopf liegen wird. Der Einfluss von mütterlichen Genen führt am vorderen Ende des Embryos zu einer erhöhten Konzentration des Proteins bicoid. Segmentierungsgene unterteilen den Embryo in Körperabschnitte, hier erkennbar durch farbig markierte Proteine. Nährzellen Eizelle Befruchtung Zygote Blastula Differenzierung Embryo Schlüpfen Larve (häutet sich zweimal) Verpuppung Puppe Metamorphose geschlüpfte Fliege Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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