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Entwicklungsbiologie

Die Entwicklungsbiologie befasst sich dem Wachstum und der Entwicklung von Lebewesen. Sie beschäftigt sich mit Themen der Fortpflanzung, der Differenzierung der Zellen bis zur Regulation von Zellwachstum bei ausgewachsenen Organismen. Fortpflanzen oder vermehren können sich Lebewesen geschlechtlich oder ungeschlechtlich. Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung entstehen genetisch identische Nachkommen. Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung wird das Erbgut der Eltern auf die Nachkommen aufgeteilt. In beiden Fällen beginnt danach das Wachstum der neuen Lebewesen. Im Wachstum teilen sich die Zellen und bilden ab einer bestimmten Größe verschiedene Zelltypen aus. Ein Organismus wächst ein leben lang. Auch in ausgewachsenen Menschen, Tieren und Pflanzen findet weiterhin Zellteilung statt. Die Steuerung der Erneuerung von Zellen in einem Organismus geht auf das Erbgut zurück. EntwicklungImMutterleib.jpg

Differenzierung

Nach der Befruchtung einer Eizelle, zum Beispiel beim Menschen, beginnt sich diese Zelle zu teilen. Die Zellen die nun entstehen nennt man Stammzellen. Sie besitzen noch keine spezifische Funktion, können sich aber zu jeder möglichen Körperzelle entwickeln. Mehrzellige Organismen bestehen nämlich aus vielen verschiedene Körperzellen, welche unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Diese müssen im frühen Stadium der Entwicklung aus den Stammzellen gebildet werden. Diesen Vorgang nennt man Differenzierung. Gleichzeitig müssen die Zellen zusammen bestimmte Formen, die der Körper später haben soll, schon früh ausbilden. Zum Beispiel ist unser Körper bilateral, also besitzt zwei halbwegs symmetrische Körperhälften. Dieser Aufbau entsteht schon sehr früh in der Entwicklung. All diese Vorgänge benötigen eine zentrale Steuerung und Regulation des Zellwachstums. Zellen_im_Kreis.jpg

Steuerung und Regulation von Zellwachstum

Auch in ausgewachsenen Lebewesen muss das Zellwachstum noch gesteuert werden. Doch wie funktioniert das eigentlich genau? Das zentrale Steuerelement für das Zellwachstum ist das Erbgut. Es enthält alle Informationen, die für die Zellteilung und die Differenzierung von Zellen nötig sind. Würden aber alle diese Informationen immer abgelesen werden und somit genutzt werden, würde vermutlich gar nichts mehr funktionieren. Daher gibt es Mechanismen, die steuern welche Gene zu welchem Zeitpunkt genutzt werden. Mit der Erforschung dieser Mechanismen der Genregulation befasst sich die Epigenetik. Die Informationen für Steuerungselemente, wie zum Beispiel Repressorproteine, liegen wiederum im Erbgut. Die genauen Vorgänge der Epigenetik sind ein aktuelles Forschungsthema.

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