Ob Fisch, Frosch oder Mensch: Sie alle beginnen ihre Existenz mit einer einzigen Zelle, aus der letztlich ein höchst organisierter und komplizierter Organismus hervorgeht. Die befruchtete Eizelle teilt sich in zwei, vier, acht Zellen – und nach wenigen Wochen sind es bereits Zehntausende. Zu diesem Zeitpunkt hat der ursprünglich kugelförmige Zellhaufen eine längliche Form angenommen, ist an einem Ende ausgebeult und dicker, und über die ganze Länge verläuft eine flache Furche. Bald darauf wird diese tiefer, ihre Wände neigen sich einander zu, bis sich die Zellen berühren und zusammenkleben. Damit entsteht ein langes, hohles Rohr, aus dem sich später am verdickten Ende das Gehirn und auf der anderen Seite das Rückenmark entwickelt.

Damit die Zellen sich in einem Embryo derart präzise anordnen können, müssen sie irgendwie spüren, wo sie sich im Verhältnis zum übrigen Organismus befinden und wo in ­diesem vorn und hinten, oben und unten ist. In den letzten Jahrzehnten sind wir und andere Entwicklungsbiologen der Frage nachgegangen, wie dieses Orientierungssystem der Zellen funktioniert. Dabei haben wir eine entscheidende Komponente entdeckt: ein System aus mehreren Proteinen, die in jeder Zelle gemeinsam eine Art Miniaturkompass bilden. Ohne diesen könnten sich Herz, Lunge, Haut und andere Organe nicht richtig entwickeln. Verändert sich eines der fraglichen Proteine beim Menschen durch eine Mutation, sind schwere Geburtsfehler die Folge.

Zwar gibt es noch viele unbeantwortete Fragen zur Funktionsweise des Orientierungssystems, doch lassen bereits unsere bisherigen Entdeckungen grundlegende Entwicklungsprozesse im Tierreich in einem neuen Licht erscheinen. Am meisten wissen wir bisher über die Funktion des zellulären Kompasses in Epithelzellen. Sie bedecken gewöhnlich eine Gewebeoberfläche, indem sie Schichten von der Dicke lediglich einer Zelle bilden. Dabei kann jede dieser Zellen mit Hilfe der von uns und anderen Forschern gefundenen Pro­teine spüren, in welche Richtung im Körper ihre jeweiligen Begrenzungen zeigen. ...