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Biomechanik: In Form gebracht

Ziehen, quetschen, biegen: Die Gestalt von Organismen hängt von mechanischen Wechselwirkungen ab. Forscher versuchen, das genauer zu verstehen - unter anderem, um Krebs zu bekämpfen.
Illustration menschlicher Embryonen

Anfangs hat ein Embryo weder Bauch noch Rücken, weder Kopf noch Hinterende. Er ist lediglich eine Kugel aus Zellen. Doch schon bald sammelt sich Flüssigkeit darin, und die Zellen wandern umher, um ihre Positionen im künftigen Körper einzunehmen. Zellschichten falten sich wie ein Origami-Kunstwerk und bringen dabei Herz, Darm, Gehirn und weitere Organe hervor. Nichts von alldem geschähe, würden nicht mechanische Kräfte den entstehenden Organismus quetschen, biegen und ziehen. Auch noch im Erwachsenenalter reagieren die Körperzellen auf Kompression und Zug – gleichgültig, ob diese innerhalb des Gewebes oder von außen einwirken.

Wie die Morphogenese abläuft, wie sich also Körper, Organe und Gewebe während der Individualentwicklung formen, ist immer noch weitgehend unverstanden. Jahrzehntelang haben sich Biologen auf den morphogenetischen Einfluss von Genen und anderen Biomolekülen fokussiert – großteils einfach deshalb, weil entsprechende Untersuchungsmethoden verfügbar waren und stetig weiterentwickelt wurden. Mechanische Kräfte haben dagegen wenig Aufmerksamkeit erfahren …

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  • Quellen

Mongera, A. et al.: A fluid-to-solid jamming transition underlies vertebrate body axis elongation. Nature 561, 2018

Schliffka, M. F. et al.: Multiscale analysis of single and double maternalzygotic Myh9 and Myh10 mutants during mouse preimplantation development. bioRxiv 10.1101/2020.09.10.291997, 2020

Thompson, A. J. et al.: Rapid changes in tissue mechanics regulate cell behaviour in the developing embryonic brain. eLife 8, 2019