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Siamesische Zwillinge

Forscher lösen jahrhundertealtes Rätsel um spiegelverkehrte Organe

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Kaulquappen ermöglichen Erforschung des Phänomens

In der Natur sind siamesische Zwillinge ausgesprochen selten (beim Menschen: 1 von 50.000 Fällen). Für ihre Forschung beeinflusste die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Blum im Labor deshalb Froscheier kurz nach der Befruchtung so, dass sich die Embryonen als siamesische Zwillinge ausbildeten.

Auch die folgenden Untersuchungen waren bereits 4-5 Tage nach der Befruchtung abgeschlossen. „Weil sich Froschembryonen im Wasser entwickeln und das Herz von außen zu sehen ist, konnten Matthias Tisler und Thomas Thumberger die Lage der Organe bereits zu diesem Zeitpunkt analysieren“, berichtet Prof. Dr. Blum.

Die Froscheier und Spermien stammen von Krallenfröschen aus der Laborhaltung der Universität Hohenheim.

Antwort auf eines der ältesten Rätsel der Entwicklungsbiologie

Mit den Forschungsergebnissen löst die Arbeitsgruppe eines der ältesten Rätsel der experimentellen Entwicklungsbiologie. Seit dem späten 19. Jahrhundert grübeln die Gründer der experimentellen Embryologie über das Phänomen der gespiegelten Organe bei 50 Prozent der rechten Zwillingsgeschwister berichtet Prof. Dr. Blum. Dazu gehörten Pioniere wie der Franzose Camille Dareste, der Schweizer Hermann Fol und der gebürtige Stuttgarter Hans Spemann.

Die letzten klassischen Arbeiten dazu stammten von diesem Stuttgarter Nobelpreisträger. „Das war im Jahr 1918. Doch die Frage nach dem Warum blieb weitere 100 Jahre offen. Jetzt können wir sie beantworten.“

Hintergrund: Glücksfall Asymmetrie

Kein höheres Leben ohne Asymmetrie: Auch höheres Leben beginnt zwar mit einer kugelrunden, perfekt-symmetrischen Zelle. Allerdings hat erst der Bruch des Lebens mit der Spiegelachse den Menschen und Höheres möglich gemacht. Die Asymmetrie sorgt dafür, dass sich das Herz asymmetrisch entwickelt, mit unterschiedlich großen Kammern und zwei Blutkreisläufen für Lunge und Körper.

Im Gehirn übernehmen beide Hälften unterschiedliche Aufgaben. „Ohne Asymmetrie hätten wir in der linken Hirnhälfte kein Sprachzentrum – und wären damit keine Menschen“, so Prof. Dr. Blum. Gleichzeitig handelt es sich bei dem Erfolgskonzept um eine der ältesten Erfindungen der Evolution, wie Forschungen an der Universität Hohenheim bereits in der Vergangenheit belegten.

Zum Glück, denn wenn die innere Ordnung gestört ist, können zum Teil schwere Krankheiten die Folge sein: „Statistisch treten solche Fälle bei ca. einem von 1.000 Neugeborenen auf. „Die Folgen reichen von Herzfehlern bis zum Fehlen der Milz. Auch eine häufige Nierenerkrankung des Menschen, das Zystennierensyndrom, lässt sich auf Defekte in der Cilien-Funktion eines Gens zurückführen, das im frühen Embryo die Asymmetrie steuert“, erklärt der Entwicklungsbiologe.

Originalpublikation: Matthias Tisler, Thomas Thumberger, Isabelle Schneider, Axel Schweickert, Martin Blum: Leftward Flow Determines Laterality in Conjoined Twins. Gurrent Biology; DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.12.049

* D. Barsch und F. Klebs: Universität Hohenheim, 70599 Stuttgart

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