Bemerkungen über Dolly

Das Klon-Schaf "Dolly"
Autor: Kim-Eileen Hilker 2014/15

Hier sehen wir die "Herstellung" des berühmten Klonschafs Dolly, die Schülerin Kim-Eileen aus meinem Bio-GK (2014/15) hat dazu eine schöne Zeichnung angefertigt.

Aus dem Euter eines Schafes werden Zellen isoliert, und einer dieser Zellen wird ein Zellkern entnommen.

Ein weibliches Schaf spendet eine Eizelle. Dieser Eizelle wird der Zellkern entfernt, und die kernlose Eizelle wird dann durch Chemikalien und andere Bedingungen dazu gebracht, mit dem Zellkern der Spenderzelle zu fusionieren. Es entsteht eine kernhaltige Eizelle, die auf den ersten Blick wie eine normale Eizelle aussieht, aber den Zellkern des Spenderschafs enthält.

Nach einigen Zellteilungen im Reagenzglas wird der kleine Embryo dann einer Leihmutter eingepflanzt, die vorher durch entsprechenden Hormoneinsatz in den Zustand einer Scheinträchtigkeit versetzt wurde. Nach einigen Monaten wird dann das Klonschaf geboren.

Ich will hier auf das Verfahren selbst gar nicht weiter eingehen und auch nicht über die interessante Frage spekulieren, ob so etwas wohl auch beim Menschen möglich ist. Viel interessanter ist die Erkenntnisgewinnung aus diesen Klonversuchen. Der Spenderkern stammt aus einer normalen Körperzelle, und aus der genetischen Information dieses Kerns geht ein komplettes Individuum hervor.

Das heißt doch, dass ein Zellkern aus einem normalen Gewebe alle genetischen Informationen für die Bildung eines vollständigen Individuums enthält.

Wieso unterscheiden sich dann Nervenzellen von Muskelzellen, Drüsenzellen von Hautzellen und so weiter? Jede Zelle ist doch genetisch komplett ausgestattet. Man spricht hier von einer genetischen Totipotenz.

Der Trick bei der Sache: Jeder Zellkern enthält zwar die gesamte genetische Information, also alle 25.000 Gene des Menschen, aber in jedem Zelltyp sind andere Gene aktiv. Die meisten Gene sind deaktiviert (gehemmt, blockiert...), und nur ein paar Tausend Gene sind aktiv, werden also durch die DNA-Polymerase in mRNA transkribiert.

Manche Gene, die sogenannten konstitutiven Gene, sind ständig aktiv, weil sie für jede Zelle unbedingt benötigt werden. Jede Zelle, egal was sie gerade macht, muss zum Beispiel in der Lage sein, ATP zu spalten oder Natrium-Ionen, Calcium-Ionen, Protonen oder andere Teilchen durch bestimmte Kanäle in das Zellinnere passieren zu lassen. Dafür werden bestimmte Proteine benötigt, die durch Transkription und Translation hergestellt werden müssen.

Andere Gene wiederum werden nur zu bestimmten Zeiten oder in in definierten Geweben benötigt. Diese Gene werden "angeschaltet", wenn sie gebraucht werden, und wieder "abgeschaltet", wenn sie nicht mehr gebraucht werden.

Und wieder andere Gene - wahrscheinlich sogar die meisten in den fertig ausdifferenzierten Zellen - sind permanent "abgeschaltet".

Es gibt beispielsweise - ganz selten - Missbildungen bei Neugeborenen, bei denen ein kleiner Stummelschwanz aus dem Rücken hervorragt. Solche Missbildungen werden auch als Atavismen bezeichnet. Die Vorfahren des Menschen hatten vor Millionen Jahren Schwänze, wie man weiß, aber im Laufe der Evolution wurden die Gene für die Schwänze "abgeschaltet", moderne Menschen haben daher keinen Schwanz mehr, und auch kein dichtes Fell, keine Hasenscharte oder keine sechs Brustwarzen - alles Atavismen, die ab und zu bei Neugeborenen auftauchen und die alle darauf zurückzuführen sind, dass Gene, die eigentlich seit Jahrmillionen abgeschaltet sind, aus irgendeinem Grund wieder "angestellt" wurden (Mutationen, Umwelteinflüsse?).

In diesem Abschnitt meiner Genetikseiten werden wir uns mit der Frage beschäftigen, wie eigentlich bestimmte Gene an- oder abgeschaltet werden können. Kurz, es geht um die sogenannte Genregulation. Da die Genregulation ein durchaus komplexer Prozess sein kann, werden wir uns zunächst mit einem ganz einfachen Fall der Genregulation beschäftigen, mit dem lac-Operon der Bakterien.