Ontogenese

Der Begriff „Ontogenese“ beschreibt die Entwicklung einer Spezies von der Befruchtung des Eis (Zygote) bis zum Lebensende. Somit ist Ontogenese die Schiene auf der sich das Leben setzt. Ein Verlassen des Weges ist nicht für alle Spezies vorgesehen. Manche Anneliden sind in der Lage sich bei Bedarf jeweils hälftig zu regenieren. Jeremy Brockes und Anoop Kumar vermitteln 2008 in ihrem Review „Comparative Aspects of Animal Regeneration“ Eindrücke der Möglichkeiten unterschiedlicher Spezies und der genetischen Regulation. Der abgeschnittene Arm eines Seesterns kann zu einem vollständigen Tier regenerieren, während sich der verletzte Hauptteil des Tieres ebenfalls durch Regeneration zu einem vollständigen Individuum ergänzt.

Nicht alle Zellen sind gleich. Zum Teil unterscheidet sich die chromosomale Ausstattung gravierend. Teilt sich die Zygote eine Pferdebandwurms entstehen durch Mitose zwei Tochterzellen von denen eine Zelle die vollständige chromosomale Ausstattung wie die Mutterzelle enthält. Dies ist die Keimbahnzelle. Die andere für die Entstehung des Somas zuständige Zelle baut etwa 20% der DNA (Chromatin inkl. Gene) ab.

Somit kann eine erfolgreiche Regeneration nicht aus beliebigen Zellen erfolgen. Auch beim Menschen sind Konstellationen bekannt, bei denen Teile eines Chromosoms deletiert werden und die nachfolgenden Zellen somit um dieses Stück ärmer sind (z.B. beim Klassenwechsel/Isotypenwechsel der B-Lymphozyten).

Eine Regeneration zur Wiederherstellung der vollständigen Funktionalität erfordert also geeignete Vorläuferzellen (Progenitorzellen).

Je nach gewähltem Beispielorganismus ergeben sich unterschiedliche Ergebnisse, denn

Ein Mensch ist keine Maus ist kein Mehrschweinchen ist kein Nematoden ist kein ….

Mit Blick auf die genetische Regulation der Differenzierung favorisieren Forscher wegen der einfachen Handhabung und auf etwas mehr als 1000 begrenzten Zellzahl den Nematoden C. elegans.

Embryonalentwicklung des Nematoden Caenorhabditis elegans

Autor: Schierenberg, Einhard

Zusätzliches Material: Embryonalentwicklung des Nematoden Caenorhabditis elegans

https://av.tib.eu/media/15635?0

Wie der Film erläutert ergibt sich eine konstante finale Zellzahl. Die Bestimmung jeder Einzelzelle ist vom Beginn der Entwicklung an festgelegt (frühe Determination).

Die Embryogenese des Seeigels sieht zumindest zu Beginn(Minute 3:25 des Films) erst 2 dann 4 gleichartige Zellen (Blastomere) vor. Im weiteren Verlauf entstehen Keimblätter, deren Verbund die eigenen wie auch der anliegenden Zellen via Induktion beeinflussen. Einzelne Zellen können den Keimblättern entnommen werden, ohne dass ein Defekt beim reifen Seeigel (Imago) zu beobachten wäre.

Entwicklung des Seeigels (Paracentrotus lividus)

Autoren: E. Lautenschlager & Hans-Rudolf Haefelfinger

Entwicklung des Seeigels (Paracentrotus lividus)

Die Embryogenese bei Säugetieren verläuft nicht entsprechend der des Seeigels. Es entsteht zwar ebenfalls eine Morula und in deren Folge eine Blastula. Die anschließende Entwicklung zu Embryoblast und Trophoblast zeigt deutlich differente Potenziale und somit Aufgaben der unterschiedlichen Bereiche. Während die Blastomere der Morula noch über das Potenzial zur Entwicklung eines Embryos verfügen geht dieses Potenzial durch induktive Effekte und damit zunehmende Determination verloren. Das Alter schlägt zu. Der Zellkern und seine DNA verlieren etwas an Potenzial.

Befruchtung und Frühentwicklung des Säugetiereies (Kaninchen)

Autoren: Hahn, Joachim & Gabler, Gertrud

Heute erlauben Embryoscope und Mikromanipulator jedoch erheblich intimere Einblicke in Befruchtung und Embryogenese auch beim Menschen.

IVF beim Menschen, durchgeführt via Mikromanipulator an einer 0,12 mm großen, reifen, menschlichen Eizelle mit vollständig erhaltener Zona pellucida. Das durch Abflammen gerundete Ende einer Pasteurpipette fixiert die Eizelle durch Anlegen eines leichten Unterdrucks. Unter der Stereolupe und somit direkter visuelle Kontrolle manipuliert die sehr dünn ausgezogene zweite Kapillare, mit der zuvor ein Spermium aufgesogen wurde, in einer Weise, dass eine gefahrlose Injektion des Spermiums auf der dem Polkörper gegenüber liegenden Seite möglich ist.

 Youtube-Video verlinkt unter: intracytoplasmic sperm injection of human egg

Anschließend entwickelt sich die Zygote (= befruchtete Eizelle) zur Blastozyste.

Human Embryo Growing from Fertilization to Day 6 Blastocyst

Die Blastozyste enthält schon zwei grundsätzlich unterschiedliche Gewebe mit unterschiedlichen Aufgaben. Der Trophoblast bildet unter anderem den fötalen Anteil der Plazenta.

Die Blastula nimmt Kontakt mit der Gebärmutter und wächst in diese hinein (Implantation).

Implantation

Es kommt zur Gastrulation und zur Ausbildung der Keimblätter.


Youtubeviedeo Gastrulation