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Entwicklungsbiologie

Spiegelverkehrte Schnecken aus verdrehten Embryonen

Lymnaea stagnalis
Indem sie die ersten Zellen von Schneckenembryonen neu ordneten, konnten Biologen um Reiko Kuroda von der Universität Tokio Tiere erzeugen, deren Gehäuse und innere Organe seitenverkehrt angelegt waren. Die Forscher bestätigten so bisherige Annahmen, nach denen die Identität der Körperhälften bei Weichtieren einzig von den ersten Teilungen der Eizelle abhängt.

Lymnaea stagnalis
Lymnaea stagnalis | Für ihre Versuche nutzten die japanischen Forscher Spitzschlammschnecken (Lymnaea stagnalis), die in der Natur ein rechtsgewundenes Gehäuse besitzen (oberes Tier im Bild).
Schnecken gehören zur Artengruppe der Spiralia, deren erste embryonale Zellen zuerst eine in sich verdrehte Zellkugel bilden. Bei Embryonen der Art Lymnaea stagnalis änderten Kuroda und ihre Kollegen während des Übergangs von vier zu acht Zellen künstlich die Richtung der Drehung, indem sie mit Glasnadeln einzelne Zellen verschoben. Spätere Teilungen folgten dieser Vorgabe und erzeugten einen spiegelverkehrten Embryo. Die erwachsenen Tiere ließen sich gut an ihren entgegengesetzt gewundenen Gehäusen erkennen, waren jedoch gesund und verhielten sich normal.

Künstlich gedrehter Schneckenembryo
Künstlich gedrehter Schneckenembryo | Bei der Teilung vom Vier- zum Achtzellstadium verdrehen sich Schneckenembryonen, da die vier kleineren neuen Zellen in Lücken der darunter liegenden Wandern. Mit Hilfe zweier Glasstäbchen kehrten Forscher die genetisch vorbestimmte Drehrichtung um.
Im vergangenen Jahr hatten andere Forscher gezeigt, dass Schnecken wie auch Säugetiere den Signalstoff Nodal nur in einer Körperhälfe produzieren und auf diese Weise das Wachstum einseitiger Organe wie Kreislauf- und Darmsystem steuern. Kurodas Team überprüfte daher mit Farbstoffen die Verteilung des Enzyms in ihren gespiegelten Exemplaren und zeigte, dass Nodal hier ebenfalls die Seite gewechselt hatte. Wie die ersten Zellen des Embryos zueinander stehen, bestimmt daher offenbar auf noch nicht geklärte Art die Aktivität von Genen für weitere Signalstoffe wie Nodal.

Die meisten Schneckenarten besitzen eine einheitliche Drehrichtung ihrer Embryonen und späteren Schalen. Sie wird bereits vom jeweiligen Muttertier fest in der Struktur der Eizelle festgelegt. Durch ein mutiertes Gen bringen seltene Exemplare jedoch Nachkommen hervor, die sich in die entgegengesetzte Richtung winden und als "Schneckenkönig" unter Sammlern begehrt sind. Auch einer von 8000 Menschen wird mit gespiegeltem Körper oder fachsprachlich "Situs inversus" geboren, dessen Ursprung aber bisher weniger gut verstanden ist als die einfache Ursache bei Weichtieren. (rs)
48. KW 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 48. KW 2009

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  • Quellen
Kuroda, R. et al.: Chiral blastomere arrangement dictates zygotic left–right asymmetry pathway in snails. In: Nature 10.1038/nature08597, 2009.

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