Entwicklungsbiologie: Was ist das?
Das Fach Entwicklungsbiologie befasst sich mit den molekularen und zellulären Mechanismen, die der Entwicklung von komplexen, vielzelligen Organismen aus einer einzelnen Zelle zu Grunde liegen.
Hierbei werden insbesondere folgende Themenbereiche und Fragestellungen untersucht:
1. Zelldifferenzierung
Die befruchtete Eizelle entwickelt sich in viele hundert verschiedene Zellarten: Muskel-, Blut-, Nervenzellen u.v.a.m. Diese Bildung zellulärer Vielfalt wird Differenzierung genannt. Da im allgemeinen alle Zellen eines Organismus die gleiche Erbinformation haben, versucht die Entwicklungsbiologie zu verstehen, wie diese verschiedenen Zelltypen spezifiziert werden.
2. Musterbildung und Morphogenese (Form-/Gestaltbildung)
In einem Organismus liegen die verschiedenen Zellarten nicht in einem wilden Haufen vor, sondern sind in Gewebe und Organe organisiert. Dabei liegt für jeden Organismus eine bestimmte Anordnung, ein Bauplan, zugrunde. Wie wird die Anordnung von Zellen in Schichten oder anderen Organisationsformen reguliert? Wie wird die Bewegungen von Zellen oder ganzen Zellschichten gesteuert, die letztendlich zur Bildung der Organe führt?
3. Wachstum
Von der Eizelle zum ganzen Menschen findet gewaltiges Wachstum statt. Bei Tieren geht dies im allgemeinen mit der Vermehrung der Zellzahl anstatt Vergrößerung einzelner Zellen einher. Woher wissen Zellen, dass sie sich teilen sollen, und wann sie sich nicht mehr teilen dürfen?
4. Reproduktion – Fortpflanzung
Ei- und Spermazellen sind hoch spezialisierte Zellarten. Wie werden sie in der Entwicklung des Organismus bestimmt, und was erlaubt ihnen diese speziellen Funktionen zu übernehmen?
5. Stammzellen und Regeneration
Wachstum wie auch Regeneration benötigen Stammzellen. Stammzellen unterscheiden sich darin, ob sie viele Gewebetypen (pluripotente Stammzellen) oder eine Zellart (gewebespezifische Stammzellen) bilden können. Wie werden Stammzellen kontrolliert? Welche Rolle spielen die Orte im Körper, an denen Stammzellen zu finden sind? Wie kann man die Differenzierung von Stammzellen steuern bis zum möglichen Einsatz in der Regenerationsmedizin?
6. Evolution
Eine Veränderung der Körpergestalt im Laufe der Evolution ist immer in der Entwicklung des Tieres verankert. Wie werden durch Veränderung in der Entwicklung neue Tiergestalten gebildet? Was für genetische Veränderungen können solche vererbbaren Veränderungen bedingen?
