Damit sich aus ungeordneten "Zellhaufen" komplex aufgebaute Organe entwickeln, muss zunächst die Identität der einzelnen Zellen nach einem bestimmten Muster festgelegt werden. Dies funktioniert beim Rückenmark von Säugetieren und Vögeln in einem zweistufigen Prozess, fand ein Forscherteam mit österreichischer Beteiligung heraus. Die Arbeit wurde im Fachmagazin "Science" veröffentlicht.
Im ersten Schritt entscheidet ein Konzentrations-Gefälle von Entwicklungs-Signalstoffen (Morphogenen) das Schicksal der Zellen im Neuralrohr, das ist die erste Entwicklungsstufe von Rückenmark und Gehirn. Unterschiedliche Morphogene nehmen von bauchseitig (ventral) nach rückseitig (dorsal) entweder zu oder ab und legen damit fest, wo welcher Zelltyp angelegt wird.
Wird das zukünftige Rückenmarks-Gewebe größer, muss der Morphogen-Gradient aber nicht "mitwachsen", denn nun übernimmt ein anderer Prozess die Steuerung, fanden die Forscher um James Briscoe vom National Institute for Medical Research in London (Großbritannien) heraus.
In der zweiten Phase bestimmen die Geschwindigkeiten, mit der sich die Vorläuferzellen jeweils in die nächste Stufe Richtung ausgereifter Nervenzellen entwickeln, wie sich das Zellmuster weiterentwickelt, erklärte Tobias Bollenbach vom Institute of Science and Technology (IST) Austria in Klosterneuburg (NÖ) der APA. Dabei wächst das Zellmuster nicht gleichmäßig, sondern die Anteile der unterschiedlichen Vorläuferzellen ändern sich.
Die Entwicklungs-Geschwindigkeiten können die Mengenverhältnisse beeinflussen, weil die Zellen nach ihrer "Ausbildung" (Differenzierung) das Neuralrohr verlassen, so Bollenbach. "Dadurch wird die Anzahl der Zellen in der jeweiligen Domäne geringer", sagte er. Die Wachstumsraten der unterschiedlichen Zellen und der Zelltod waren im sich entwickelnden Rückenmark gleichmäßig verteilt, sie spielen daher für das Zellmuster keine Rolle, berichten die Forscher.
Die Mengenverhältnisse in den Zellmustern waren bei Hühnern, Mäusen und kleinwüchsigen Mausmutanten die selben, fanden sie heraus. Der Prozess funktioniere also nach relativen Anteilen, nicht etwa nach der absoluten Größe des Organs, und dies in unterschiedlichen Arten offensichtlich auf die gleiche Art und Weise.
