Was ist CAENORHABDITIS ELEGANS und warum sollte man sich damit beschäftigen?
Eine Einführung für diejenigen, die mit „dem Wurm“ nichts anfangen können.
C. elegans ist ein Fadenwurm – ein Mitglied des Stammes Nematoda:
Nematoda.
Die Rundwürmer und Fadenwürmer, ein Stamm von glatthäutigen, nicht segmentierten Würmern mit einer langen zylindrischen Körperform, die sich an den Enden verjüngt; umfasst freilebende und parasitische Formen sowohl im Wasser als auch auf dem Land. (Academic Press Dictionary of Science and Technology)
C. elegans ist ein ungefährlicher, nicht-infektiöser, nicht-pathogener, nicht-parasitärer Organismus. Er ist klein, wird etwa 1 mm lang und lebt in vielen Teilen der Welt im Boden – vor allem in verrottender Vegetation -, wo er durch die Ernährung von Mikroben wie Bakterien überlebt. Für den Menschen hat er keine wirtschaftliche Bedeutung.
Warum C. elegans studieren?
In der ganzen Welt arbeiten Tausende von Wissenschaftlern Vollzeit an der Erforschung der Biologie von C. elegans. Zwischen Oktober 1994 und Januar 1995 erschienen 73 wissenschaftliche Artikel über dieses Lebewesen in internationalen Fachzeitschriften. Gegenwärtig arbeitet ein internationales Konsortium von Laboratorien an einem Projekt zur Sequenzierung der gesamten 100.000.000 DNA-Basen des C.-elegans-Genoms. Warum wird so viel Aufwand in die Erforschung eines so unbedeutenden Organismus investiert?
C. elegans ist der primitivste Organismus, den es gibt, der jedoch viele der wesentlichen biologischen Merkmale aufweist, die zentrale Probleme der Humanbiologie darstellen. Der Wurm ist eine einzelne Zelle, die einen komplexen Entwicklungsprozess durchläuft, der mit der embryonalen Spaltung beginnt und sich über die Morphogenese und das Wachstum bis zum Erwachsenen fortsetzt. Er verfügt über ein Nervensystem mit einem „Gehirn“ (dem circumpharyngealen Nervenring). Er zeigt Verhalten und ist sogar zu rudimentärem Lernen fähig. Er produziert Spermien und Eier, paart sich und pflanzt sich fort. Nach der Fortpflanzung altert es allmählich, verliert an Vitalität und stirbt schließlich. Embryogenese, Morphogenese, Entwicklung, Nervenfunktion, Verhalten und Alterung, und wie sie von den Genen bestimmt werden: Die Liste umfasst die meisten der grundlegenden Rätsel der modernen Biologie. (Wir müssen leider davon ausgehen, dass das größte biologische Rätsel von allen, das Bewusstsein, bei C. elegans nicht vorhanden ist – auch wenn dies noch zu beweisen ist!) C. elegans weist diese Phänomene auf, ist aber nur 1 mm lang und kann wie ein Mikroorganismus gehandhabt werden – er wird normalerweise auf mit Bakterien besetzten Petrischalen gezüchtet. Alle 959 somatischen Zellen seines transparenten Körpers sind unter dem Mikroskop sichtbar, und seine durchschnittliche Lebensdauer beträgt nur 2-3 Wochen. Damit bietet C. elegans dem Forscher den idealen Kompromiss zwischen Komplexität und Überschaubarkeit.
Wie das C. elegans-Projekt von dem südafrikanischen Biologen Sydney Brenner initiiert wurde, erfahren Sie über den nebenstehenden Link.
Eine biologische Miniaturskizze von C. elegans
C. elegans ist ein freilebender Fadenwurm. Es gibt zwei Geschlechter: einen selbstbefruchtenden Hermaphroditen und ein Männchen. Das erwachsene Tier besteht im Wesentlichen aus einer Röhre, der äußeren Kutikula, die zwei kleinere Röhren, den Pharynx und den Darm, sowie das Fortpflanzungssystem enthält. Der größte Teil des Volumens des Tieres wird von den Fortpflanzungsorganen eingenommen. Von den 959 Körperzellen des Hermaphroditen sind etwa 300 Neuronen. Zu den neuronalen Strukturen gehören eine Reihe von Sinnesorganen im Kopf, die Reaktionen auf Geschmack, Geruch, Temperatur und Berührung vermitteln – und obwohl C. elegans keine Augen hat, kann er leicht auf Licht reagieren. Zu den weiteren neuralen Strukturen gehört ein vorderer Nervenring mit einem ventralen Nervenstrang, der den Körper hinunterläuft. (Außerdem gibt es einen kleineren dorsalen Nervenstrang.) Es gibt 81 Muskelzellen. C. elegans bewegt sich mit Hilfe von vier Längsmuskelbändern, die subdorsal und subventral gepaart sind. Durch abwechselndes Beugen und Entspannen werden dorsal-ventrale Wellen entlang des Körpers erzeugt, die das Tier fortbewegen. Die Entwicklung und Funktion dieses diploiden Organismus wird von schätzungsweise 17.800 verschiedenen Genen kodiert.
Diese Informationen wurden mit freundlicher Genehmigung von Mark Edgley und dem Riddle-Labor zur Verfügung gestellt.
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