Entwicklung von Embryonen Biologen verschieben den Beginn des Lebens

Nach der ersten Zellteilung entwickeln sich zwei sogenannte Spindeln, erst dann verschmelzen die Chromosomen.

(Foto: Cartasiova/Hoissan/Reichmann/Ellenberg/EMBL)
  • Spermium und Eizelle bringen jeweils eigene molekulare Bestandteile mit, die Chromosomen bewegen können.
  • Dadurch mischen sich die Erbanlagen der Keimzellen erst später, als bislang angenommen wurde.
  • Durch die aufwendige Biomolekülmaschinerie passieren häufig Fehler, die der Embryo meist nicht überlebt.
Von Hanno Charisius

Spermium verschmilzt mit Eizelle, das Erbmaterial von Vater und Mutter mischt sich, die befruchtete Eizelle beginnt sich zu teilen - und das Leben beginnt. So einfach ist das, zumindest im Lehrbuch. Doch ganz so simpel ist dieser Vorgang im echten Leben nicht, wie Biologen in Heidelberg jetzt gezeigt haben. Ihre Entdeckung könnte erklären, warum viele Embryonen die ersten wichtigen Entwicklungsschritte nicht schaffen - und letztlich kein Kind aus ihnen hervorgeht.

Bei der Zellteilung werden die Chromosomenpaare von sogenannten Spindelapparaten auseinander gezogen, die wie molekulare Transportbänder den zum Chromosom aufgewickelten DNA-Faden einhaken und in Bewegung setzen. Sind die Chromosomen weit genug auseinander, schnürt sich die Zelle ein und macht aus einer Zelle zwei.

So laufen normale Zellteilungen ab; auch ganz am Anfang des Lebens ist das so. Ein Team um den Molekularbiologen Jan Ellenberg vom European Molecular Biology Laboratory EMBL in Heidelberg zeigt nun in einer aktuellen Studie, dass sich in den befruchteten Eizellen von Mäusen zwei dieser Spindelapparate ausbilden - und nicht wie bislang gedacht einer. In einer gerade befruchteten Maus-Eizelle bleiben mütterliches und väterliches Erbgut deshalb während der ersten Zellteilung noch voneinander getrennt. Das elterliche Erbgut mischt sich erst, wenn die erste Teilung in den beiden Tochterzellen abgeschlossen ist - also ein paar Stunden später als bislang gedacht.

"Prozess der Kernverschmelzung von Ei- und Samenzelle ist komplexer als angenommen"

Der doppelte Spindelapparat erklärt, weshalb in der frühen Embryonalentwicklung so oft etwas schief geht. Zum Beispiel entstehen manchmal Zellen mit zu vielen Zellkernen oder solche mit verschiedenen Chromosomenzahlen. Nur wenn sich die beiden Spindelapparate parallel anordnen, können genau zwei Zellkerne mit identischem Erbgut für zwei Zellen entstehen. Die vollzogene erste Zellteilung könnte man also als den Beginn des Lebens betrachten.

Das Ergebnis der Studie klingt zunächst etwas speziell, könnte aber insbesondere für die deutsche Reproduktionsmedizin weitreichende Folgen haben. Nach hiesiger Gesetzeslage beginnt das Leben mit der Verschmelzung von Eizelle und Spermium. Wegen dieser Regelung müssen Embryologen bereits im frühen "Vorkernstadium", in dem sich die Erbanalgen noch nicht vermischt haben, entscheiden, welche Eizellen die besten Chancen haben, zu Embryonen und später zu Babys zu werden.

Betrachtet man die befruchtete Eizelle von außen, ändert sich an der alten Lehrbuchdarstellung nicht viel. Sollten aber die aktuellen Erkenntnisse von Jan Ellenberg und seinem Team auch für menschliche Embryonen gelten, so verschiebt sich der Zeitpunkt, an dem sich die elterlichen Erbanlagen vermischen. Sollte das deutsche Embryonenschutzgesetz entsprechend geändert werden, hätten Reproduktionsmediziner in Fruchtbarkeitskliniken in Zukunft mehr Zeit, um Zellen auszuwählen.

Einige Experten halten eine Gesetzesnovelle nicht nur angesichts der neuen Ergebnisse für angebracht. Ohnehin habe sich die Embryonalforschung seit den 1990er Jahren weiterentwickelt, sagt beispielsweise die Ethikerin Hille Haker, Professorin am Lehrstuhl für Moraltheologie an der Loyola University in Chicago. "Immerhin ist der Prozess der Kernverschmelzung von Ei- und Samenzelle komplexer, als dies bei Abfassung des Gesetzes angenommen wurde." Für die Forschung sei die präzise Beantwortung der Frage, wann genau der Schutz des menschlichen Lebens beginne, unmittelbar relevant, weil ein Verstoß dagegen strafrechtliche Folgen habe, sagt Haker.

Dass sich die elterlichen Chromosomen nicht gleich nach der Verschmelzung von Ei und Spermium vermischen, war bereits vor der Entdeckung der Heidelberger Forscher bekannt. Unklar war bislang allerdings die Ursache dafür - die die Forscher nun dank einer neuen Mikroskoptechnik klären konnten. Für die routinemäßige Anwendung in der Fruchtbarkeitsklinik ist diese Technik zurzeit allerdings noch viel zu aufwendig - zumal die jüngsten Ergebnisse am Mausmodell nicht zwangsläufig auf den Menschen übertragbar sind.

Wie Ärzte Paaren helfen, die ungewollt kinderlos sind

In Deutschland hat etwa jedes sechste Paar Schwierigkeiten, ohne ärztliche Hilfe ein Kind zu bekommen. Ein Überblick über Behandlungsmöglichkeiten - und ihre Risiken. Von Berit Uhlmann mehr...