Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von einer einzelnen Zelle zum Organismus

10.06.2008
Freiburger Forscher entdecken Gemeinsamkeiten bei Stammzellen und Embryonen

Die Entstehung eines vielzelligen Organismus aus einer einzelnen Zelle ist eine der klassischen und spannenden Fragestellungen, mit der sich Forscher und Philosophen seit den Anfängen der Wissenschaften beschäftigen.

In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Developmental Cell haben Freiburger Forscher aus der Arbeitsgruppe von Prof. Thomas Laux an der Universität Freiburg die Entdeckung von Genen veröffentlicht, die die ersten Differenzierungsschritte im Leben einer Pflanze steuern.

Der erste Schritt zu einem vielzelligen Organismus ist die Teilung der Zygote, die aus der Verschmelzung von weiblicher und männlicher Keimzelle entsteht. Nach der Teilung entsteht bei den höheren Pflanzen aus der oberen Tochterzelle der Embryo, während sich aus ihrer Schwesterzelle der Suspensor bildet, eine Art "Nabelschnur" des Pflanzenembryos.

Warum aber entwickeln sich beide Zellen überhaupt unterschiedlich? Die Arbeitgruppe um Professor Thomas Laux hat nun zeigen können, dass in der Modellpflanze Arabidopsis jede der zwei Tochterzellen jeweils eins von zwei verwandten Homöoboxgenen abliest, durch das ihre Entwicklung gesteuert wird. Die Gene wurden nach dem mit ihnen verwandten Stammzellregulator WUSCHEL als WOX (WUSCHEL Homöobox) Gene benannt. WOX-Gene kodieren eine Gruppe von Transkriptionsfaktoren, die eine ähnliche Domäne zum Binden an DNA besitzen.

In dem Kreuzblütler Arabidopsis werden die WOX-Gene für das Schicksal beider Tochterzellen zunächst in der Zygote zusammen und erst nach der Zellteilung getrennt abgelesen. Trotzdem bleiben beide Faktoren in Kontakt: Fällt der Faktor in der unteren Zelle aus, wird auch der Faktor in der oberen Zelle nicht länger hergestellt. Die Arbeitsgruppe von Professor Laux geht davon aus, dass durch diese Kommunikation die Entwicklung beider Zellen aufeinander abgestimmt wird. Während der Embryoentwicklung kommen weitere WOX Faktoren hinzu, so daß jeder Bereich im Bauplan des Embryos einen typischen "WOX-Mix" besitzt.

Diese Kaskade von WOX-Funktionen deckt überraschende Ähnlichkeiten zwischen der Embryonalentwicklung bei Pflanzen und Tieren auf, obwohl sich deren Evolutionswege bereits auf der Stufe von Einzellern getrennt haben. Bei der Fruchtfliege und Säugetieren werden frühe Entscheidungen der Zelldifferenzierung ebenfalls durch spezielle Gruppen von Homöobox-Genen gesteuert. Eine interessante neue Entdeckung in Arabidopsis ist, dass die WOX-Gene, welche die ersten Differenzierungsschritte im Embryo regulieren enge Verwandte jener Gene sind, die die Stammzellen in den apikalen Meristemen steuern. Damit ist eine Brücke geschlagen zu der in der Mitte des letzten Jahrhunderts vorherrschenden Idee, dass Stammzellen eigentlich "übrig gebliebene" undifferenzierte Embryozellen sind.

Die wirtschaftliche Bedeutung von Pflanzen ist nicht zu überschätzen. Pflanzen sind die Basis unserer Nahrung, produzieren Sauerstoff, Holz, Heilmittel und vieles mehr. Deswegen sind die Vorgänge, die die Embryoentwicklung regulieren, nicht nur für die Entwicklungsbiologen äußerst spannend, sondern auch für die angewandte Forschung. Für einige der durch Freiburger Forscher entdeckten WOX-Gene konnte bereits gezeigt werden, dass sie die Bildung eines Embryos auch aus normalen Pflanzenzellen bewirken können. Damit ist eine neue Möglichkeit geschaffen, wirtschaftlich wichtige Pflanzen zu vermehren, unter Umgehung eines der zentralen Probleme der Pflanzenzüchtung, dem Verlust vorteilhafter Eigenschaften durch genetische Vermischung bei der sexuellen Fortpflanzung.

Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Laux
Institut für Biologie III
Tel.: 0761/203- 2943
E-Mail: laux@biologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Berichte zu: Embryo Gen Organismus Stammzelle Tochterzelle Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen
27.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Glykane als Biomarker für Krebs?
27.06.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mainzer Physiker gewinnen neue Erkenntnisse über Nanosysteme mit kugelförmigen Einschränkungen

27.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wave Trophy 2017: Doppelsieg für die beiden Teams von Phoenix Contact

27.06.2017 | Unternehmensmeldung

Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb

27.06.2017 | Informationstechnologie