BIELEFELD / LONDON (IT BOLTWISE) –
In der faszinierenden Welt der Biologie stellt sich die Frage, wie aus dem Zusammenspiel vieler einzelner Zellen ein perfekt geformter Organismus entsteht. Eine kürzlich veröffentlichte Studie in der renommierten Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) beleuchtet diese Thematik. Forschende der Universität Bielefeld und der Universität Cambridge haben die Geometrie von Zellverbänden untersucht und dabei neue Erkenntnisse über die Selbstorganisation von Zellen gewonnen.
Im Zentrum der Studie steht die extrazelluläre Matrix (ECM), ein netzartiges Material, das von Zellen abgesondert wird und Geweben Struktur verleiht. Diese Matrix spielt eine zentrale Rolle in der Entwicklung vielzelliger Organismen, einschließlich des Menschen. Die Forschenden nutzten die Grünalge Volvox carteri als Modellorganismus, um die ECM sichtbar zu machen. Durch gentechnische Modifikation wurde das ECM-Protein Pherophorin II mit einem fluoreszierenden Marker versehen, was eine hochauflösende Visualisierung der ECM-Struktur ermöglichte.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass Pherophorin II an den Grenzstrukturen der ECM lokalisiert ist, wo die Kompartimente der einzelnen Zellen aneinanderstoßen. Trotz der variablen Proteinproduktion der Zellen bleibt die äußere Struktur des Organismus stabil und kugelförmig. Dies deutet darauf hin, dass keine einzelne Zelle die Kontrolle über den Aufbau der ECM hat, sondern viele Zellen gemeinsam und koordiniert daran arbeiten, ähnlich wie Menschen, die blind an einem Puzzle arbeiten.
Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in die Entwicklungsbiologie und werfen die Frage auf, wie Zellen in der Lage sind, äußere Strukturen zu erzeugen, ohne direkt aufeinander abgestimmt zu sein. Die Antwort liegt offenbar in der Selbstorganisation, einem Zusammenspiel biologischer, physikalischer und mathematischer Prozesse. Die Studie wurde in enger Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen der Universität Bielefeld und dem Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics der Universität Cambridge durchgeführt.
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