Genom - von der Evolution zur Manipulation (3)

Von der Zellteilung und der Kernteilung (Mitose)

Ein Grundprinzip allen Lebens ist Wachsen. Das geschieht in der Regel durch Zellteilung, die natürlich auch eine Teilung des Genoms bedeutet. Damit dann aber die beiden Tochterzellen nicht nur je ein halbes Genom haben, muss dieses zuvor sich verdoppeln.

Replikation

Die DNA-Elterndoppelhelix wird entspiralisiert und fährt sozusagen in einen Multienzymkomplextunnel hinein und am anderen Ende kommen zwei DNA-Tochterhelices heraus. Im "Tunnel" wird der Doppelstrang der einzelnen Chromosomen voneinander gelöst und asynchron beginnt an jedem der beiden Einzelstränge gleichzeitig an vielen Stellen (beim Menschen ca. 5000 Startstellen) die Synthese eines neuen dazu passenden DNA-Stranges, also immer A zu T, T zu A, C zu G und G zu C. Das verläuft mit hoher Geschwindigkeit (5000 Nucleotide pro Sekunde!). Die beiden Tochterdoppelstränge sind dann völlig ident mit dem Elterndoppelstrang.

Mitose

Sind nun alle Gene doppelt vorhanden (tetraploid), beginnt sich nach einigen Stunden die Zelle aus ihrem Zellverband zu lösen, sie schwillt an, die Chromosomenfäden im Zellkern kondensieren sich zu kurzen Chromatiden. Ausserhalb des Zellkernes hat gleichzeitig ein Zellorganell namens Zentrosom sich ebenfalls verdoppelt und beide Tochterzentrosomen wandern zu den entgegen gesetzten Zellkernpolen. Die Kernhülle löst sich auf und aus den Zentrosomen heraus bildet sich ein Teilungsapparat aus tausenden Mikrotubuli (lange "Röhren") namens "Spindel", die die Chromosomen nun in der Zellmitte organisiert. Dann verkürzen sich die Tubuli und zerren die beiden Tochterchromatiden auseinander. Das dauert ein paar Minuten. An jedem Zellpol ist nun ein kompletter Chromosomensatz versammelt. Dort entkondensieren sich die Chromosomen wieder und aus den mitgebrachten alten Zellkernanteilen bilden sich zwei neue Zellkerne. Jetzt kann sich auch die Zelle als Ganzes teilen.

Zytokinese

Die Zelle streckt sich und schnürt sich in der Mitte mit Hilfe von Filamenten (ähnlich wie im Muskel) immer mehr ein bis zur Zerschnürung in zwei Tochterzellen, die nicht unbedingt ganz gleich groß sein müssen.

Tumorwachstum

Damit bei der Verdoppelung der DNA nichts schief geht, gibt es eigene Tumorsuppressorgene für spezielle Proteine (Tumorsuppressoren), die darüber wachen, dass bei Beschädigung der DNA durch Strahlen oder kanzerogene Stoffe repariert wird, bevor sich die Zellen wieder teilen können. Wenn es nun aber passiert, dass es ein derartiges Tumorsuppressorgen selbst erwischt (Kopierfehler, Viren, Mutationen), dann potenzieren sich Genschäden fortlaufend, ihre Chromosomenzahl verändert sich. Solche abartigen Zellen können sogar "unsterblich" werden, sie können zusätzliche Eigenschaften annehmen und brauchen auch weniger Sauerstoff zum Überleben. Sie können ihre eigene Blutversorgung organisieren, sich aus dem Zellverband lösen und wandern (metastasieren), um sich in anderen Organen wieder fest zu setzen und dort weiter sich zu vermehren und zu wachsen. Das Immunsystem ist zwar in der Lage, solche Zelle aufzuspüren und zu bekämpfen, die Abwehrmaßnahmen sind aber meist nicht ausreichend, da die Krebszellen in ihrer Antigenität den normalen Körperzellen noch zu ähnlich sind.

Klonen

Das bedeutet die künstliche Erzeugung eines oder mehrerer genetisch völlig identer Lebewesen. Das ist in der Landwirtschaft eigentlich nichts Neues, wenn z.B. aus den Erdäpfeln einer Pflanze mehrere genetisch idente Pflanzen entstehen. Ähnliches passiert bei der Stecklingsvermehrung oder bei der Veredelung.

Beim tierischen Klonen entnimmt man einer Stammzelle (das ist eine Zelle, die sich noch nicht diffenziert hat z.B. in eine Leber-, Nerven- oder Muskelzelle) den Zellkern und setzt den einer Eizelle ein, deren Kern zuvor entfernt wurde. Da dieser Stammzellkern das gesamte Genom hat, braucht nun die Eizelle kein Spermium mehr, sie ist auch so komplett. Mit dem Schaf Dolly hat es 1996 angefangen, heute werden schon Hochleistungszuchtpferde oder in Südkorea Drogenspürhunde geklont. Auch menschliche Zellen wurden bereits geklont, die nach Differenzierung zur künstlichen Entwicklung von Organen verwendet werden könnten. Auch das Klonen eines ganzen Menschen erscheint rein technisch nicht mehr unmöglich.

Damit eröffnen sich grundlegende ethische Fragen. Religiöse Sichtweisen stehen diesen Möglichkeiten diametral entgegen. Grundsätzlich möglicher Missbrauch eröffnet Horrorszenarien.

Fortsetzung folgt, wenn ich zur Meiose komme.