Wie entsteht die Form eines Lebewesens/Organs?

Erste Frage Aufrufe: 201     Aktiv: 30.11.2021 um 02:30

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Hallo, ich höre mir gerade eine Biologie Vorlesung bei The Great Courses an und bin gerade dabei zu verstehen wie die verschiedenen Zelltypen im Menschen entstehen und wie nur bestimmte Regionen der DNA aktiviert werden. Jetzt stellt sich mir die Frage, wie genau die DNA die Anweisung gibt welche Form der Haufen Zellen annehmen soll. Welche Information in der Zelle also die Emergenz einer makroskopischen Struktur bestimmt. Ich hoffe ihr versteht meine Frage :) vielen dank im voraus.

LG

Pascal

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Hi Pascal,

ein interessantes Thema. Ich kann dir nur das sagen, was wir dazu in Genetik und Molekulare Lebenswissenschaften gelernt haben. Weiß nicht, ob das nicht vielleicht zu oberflächlich ist, aber es könnte auch das sein, was du suchst.

Die DNA codiert ja für RNAs. Dabei gibt es neben der mRNA (massanger RNA) auch noch andere Formen. In dem Zusammenhang der embryonalen Entwicklung sind besonders die miRNA (micro RNA) interessant. Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass miRNAs regulierend auf embryonale Stammzellen wirken. Wir wissen auch, dass mRNAs durch miRNAs reguliert werden. Auch die siRNA (small interfering RNA) regulieren die mRNAs und damit welche Gene exprimiert werden.

Diese kleinen RNAs sind oft an der Regulation von Genen beteiligt und sind Teil von Feedback-Loops. Sie werden, genau wie andere RNAs, durch die DNA codiert. Mit der Hilfe der kleinen RNAs, hat die DNA also die Möglichkeit sich selbst zu regulieren.

So, jetzt aber zum Kern der Frage, wie makroskopische Strukturen reguliert werden. Ein Embryo hat ja verschiedene Enden oder Pole. Am Anfang bilden sich zwei gegenüberliegende Pole aus, welche zB. für Kopf und Fußende stehen. An diesen Polen werden regulierende Hormone gebildet. Diese werden über die Zeit abgebaut. Dadurch bildet sich von den Polen ausgehend ein Konzentrationsgefälle. Die beiden Pole bilden verschiedene Hormone. Das Ganze wird als Anterior-Posterior Achse beschrieben, wobei Anterior für den einen Pol und Posterior für den anderen gilt.

enter image description here Bild Quelle

An jedem Abschnitt in dieser Achse haben wir eine andere Zusammensetzung der verschiedenen Hormone. Die entsprechenden Struktur-Gene werden dann aktiviert, falls die gewünschten Konzentrationen auftreten. Also nur an einem Ort entlang der Achse.

Das Ganze kann natürlich noch um mehrere Achsen erweitert werden, um komplexere Strukturen zu bilden.

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Vielen Dank für die Antwort. Das hilft mir weiter. Ich bin noch ganz am Anfang die Struktur des Lebens zu verstehen. Du hast mir echt geholfen.

  ─   user7b43be 29.11.2021 um 18:17

Gerne, wenn du da noch mehr Fragen hast, kannst du die gerne stellen. Ein schönes Thema.

  ─   askatasuna 30.11.2021 um 02:30

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Hallo! Ich denke, askatasuna hat es schon sehr gut zusammengefasst. Das ist natürlich ein riesiges Thema, wo man vielleicht am besten direkt in Literatur einsteigt. Kleine Korrektur: Ich würde sagen " Morphogene" wäre eher das angebrachte Wort, anstelle von "Hormonen". Diese sind nicht etwa Gene, sondern Signalmoleküle diverser Art, die , wie bereits erwähnt, in einem Gradient über den Körper verteilt vorliegen (Ausgehend von einem produzierenden Zentrum, etwa der Kopfanlage in Hydra). Hier zu erwähnen sind auch noch die Hox-gene, welche für die erwähnten Transkriptionsfaktoren kodieren. Diese legen zB die Segmentidentität in diversen Tierarten fest. https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/hox-gene/32723 https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/morphogen/44051

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