Biolumne

»Omnis cellula e cellula«

Von Iris Rapoport

»Jede Zelle entsteht aus einer Zelle«, das hat Rudolf Virchow im Jahre 1855 erkannt. Tatsächlich gibt es eine Kontinuität des Lebens. Alle Organismen - vom einzelligen Bakterium bis hin zum vielzelligen Tier - sind Nachfahren einer Urzelle, die vor rund drei Milliarden Jahren auf unserer Erde entstand.

Jede Zellvermehrung läuft als geordnete Kette von Ereignissen ab. Dabei verdoppelt sich ihr gesamter Inhalt, bevor die Zelle sich teilt. Diesen Prozess nennt man Zellzyklus. Er unterscheidet sich bei Bakterien und Tieren im Detail, doch nicht im zentralen Geschehen. Das ist immer die Weitergabe der Erbinformation.

Entsprechend steht die fehlerfreie Verdopplung der DNA und deren Aufteilung auf zwei Tochterzellen im Mittelpunkt jedes Zellzyklus. Das liefert auch dessen wichtigsten Phasen den Namen. Die Verdopplung der DNA heißt S(ynthese)-Phase. Rund drei Milliarden DNA-Bausteine werden bei der Teilung einer einzigen menschlichen Zelle verknüpft! Daran gemessen ist der halbe Tag, den das dauert, wahrlich nicht lang. Die Aufteilung der Erbsubstanz nennt man M-Phase. M steht für Mitose. Mitos bedeutet im Griechischen Faden. Denn mit Fäden, genauer: Protein-Fasern, werden die verdoppelten Chromosomen voneinander getrennt. Dabei geschieht Dramatisches! Die ganze Zelle ist im Ausnahmezustand. Die Kernmembran, die sonst das Erbgut vom übrigen Zellinhalt scheidet, zerfällt. Dadurch können die eilig im Zellplasma »gesponnenen« Fasern die verdoppelten Chromosomen binden. Die ordnen sich als kompakte, gut transportierbare Pakete am Äquator der sich ausbildenden Trennspindel auf. Auf ein Signal hin werden die Paare getrennt. Von Membranen umhüllt, bilden sie zwei neue, genetisch identische Kerne. Schließlich beendet die Teilung der gesamten Zelle den Zyklus. All das geschieht erstaunlich schnell. Die Mitose dauert nur eine Stunde.

Doch S- und M-Phase folgen im Zellzyklus nicht unmittelbar aufeinander. Sie sind durch zwei »Lücken«, die G1- und G2-Phase (G für Gap= Lücke), voneinander getrennt. Das gibt der Zelle Zeit. Zeit, die sie braucht, um den ordnungsgemäßen Ablauf des Zellzyklus zu kontrollieren. Aber auch, um die ungeheure Menge der benötigten DNA-Bausteine zu bilden. Und schließlich braucht die Zelle auch Zeit, um zu wachsen, damit sie nicht bei jeder Teilung kleiner wird.

Täglich muss unser Körper Millionen von Zellen neu bilden. Die Teilungsfreudigkeit ist höchst unterschiedlich: Muskel- und Nervenzellen teilen sich praktisch nie, Leberzellen normalerweise nur ein Mal im Jahr, die arg strapazierten Zellen von Haut und Darm hingegen fast täglich. Sich nicht teilende Zellen verlassen den Zellzyklus. Verweilen in der Ruhephase wird das genannt. Doch der Name ist trügerisch. Diese Ruhe ist beileibe kein Schlaf! Jetzt entfalten die Zellen all die Aktivitäten, die für unser Leben notwendig sind: Leberzellen entgiften, Muskelzellen kontrahieren, Darmzellen resorbieren Nährstoffe. Lediglich die DNA-Synthese und die sonstig zur Vermehrung notwendigen Prozesse ruhen - bis Wachstumshormone und andere Stimulanzien die nächste Zellteilung einleiten. Schließlich ist der Sinn der Information die Weitergabe.