Zytologie: Neuer Mechanismus der Zellteilung entdeckt

Ein raffinierter Prozess gewährleistet, dass sich große Embryonalzellen erfolgreich teilen können. Der Trick liegt in einem Wechselspiel aus Versteifung und Verflüssigung.

von Andreas Jahn

Fluoreszenzmikroskopisches Bild einer sich teilenden Fischembryozelle, die symmetrisch und leuchtend in Gelb- und Orangetönen dargestellt ist. Die Struktur hat eine bogenförmige Erscheinung mit feinen, parallel verlaufenden Linien, die von einem zentralen Punkt ausgehen. Der Hintergrund ist dunkel und hebt die fluoreszierenden Details hervor. — © Alison Kickuth, Brugués Lab (Ausschnitt)

Morgenröte des Fischembryos

»Omnis cellula e cellula« – oder zu Deutsch: »Jede Zelle stammt aus einer Zelle.« So lautet das von dem deutschen Mediziner Rudolf Virchow (1821–1902) formulierte Dogma der Zytologie. Die Zellteilung stellt somit einen der grundlegendsten Prozesse des Lebens dar, doch noch immer sind nicht alle Mechanismen geklärt.

Zellbiologen unterscheiden hierbei verschiedene Phasen: Zunächst verdoppelt sich die DNA des Zellkerns während der sogenannten Interphase. In der anschließenden Mitose teilt sich dann der Kern, bevor schließlich alle Zellbestandteile auf die entstehenden Tochterzellen aufgeteilt werden (Cytokinese). Dazu bildet sich bei tierischen Zellen am Zelläquator ein kontraktiler Ring, der sich wie eine Beutelschnur zusammenzieht und so den Zellinhalt in zwei Hälften abschnürt. Bei der Embryonalentwicklung etlicher Wirbeltiere sind die dotterreichen Zellen aber viel zu groß, um diesen Ring komplett zu schließen.

Wie hier eine Zellteilung dennoch funktioniert, untersuchte die Arbeitsgruppe von Jan Brugués von der Technischen Universität Dresden anhand von Embryonen von Zebrabärblingen (Danio rerio). Durch die in der Fachzeitschrift »Nature« beschriebenen ausgeklügelten Experimente fanden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler heraus, dass sich das Zellplasma der embryonalen Fischzellen in der Interphase etwas verfestigt und so die Ringstruktur verankert. Während der anschließenden Mitose wird das Plasma wieder flüssiger und erleichtert damit das Einschnüren. Diese Verflüssigung destabilisiert zwar zunächst den sich kontrahierenden Ring; aufgrund der sehr rasch folgenden nächsten Teilung mit erneuter Versteifung wird er jedoch wieder fixiert.

Das Bild zeigt den ersten Teilungsschritt eines Zebrabärblingsembryos. Farblich markiert ist das Strukturprotein Aktin, das den kontraktilen Ring während der Zellteilung bildet. Dargestellt ist hier eine Zeitreihe, die mit dunklem Orange vor der Teilung beginnt und über Hellorange zu Weiß den Teilungsfortschritt visualisiert.

Kickuth, A. et al., Nature 10.1038/s41586-025-09915-x, 2026