Frage von Endox, 30

Wie ist es möglich, dass aus Kombination von Eizelle und Samenzelle älterer Organismen etwas entsteht, das wieder die gesamte Lebenserwartung hat?

Ich habe mich mit Art und Funktionsweise von Stammzellen beschäftigt, aber das Wissen beantwortet meine Fragen im Grundsatz nicht,

Wenn ein Organismus keine totipotenten Stammzellen mehr besitzt, wie können dann aus seinen Zellen bei der Fortpflanzung wieder totipotente Stammzellen entstehen?

Wie kann überhaupt aus Zellen eines älteren Organismus etwas entstehen, das wieder die gesamte Lebenserwartung hat?

Warum kann der Körper diese Prozesse nicht für sich selbst nutzen und damit bedeutend länger leben und länger jung sein?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von DiegoderAeltere, Community-Experte für Biologie & Evolution, 11

Die Zitatfunktion macht schon wieder Ärger, darum müssen Anführungsstriche genügen.

"Wenn ein Organismus keine totipotenten Stammzellen mehr besitzt, wie können dann aus seinen Zellen bei der Fortpflanzung wieder totipotente Stammzellen entstehen?"

Der Differenzierungsprozess von einer totipotenten Stammzelle hin zu einer spezialisierten Gewebezelle beruht letztendlich auf Genregulation. Die Informationen zur Ausbildung des gesamten Organismus sind ja im Zellkern jeder Körperzelle wie auch jeder Stammzelle vorhanden, aber nur ein Teil der Gene ist in einer Zelle tatsächlich aktiv. Die Exprimierung des Genoms einer Stammzelle erlaubt ihr eine Differenzierung, bei Gewebezellen ist das abgeschaltet.

"Wie kann überhaupt aus Zellen eines älteren Organismus etwas entstehen, das wieder die gesamte Lebenserwartung hat?"

Die Lebenserwartung einer Zelle bzw. die maximal mögliche Anzahl ihrer Teilungen wird durch die Telomere bestimmt, also die repetitiven Sequenzen an den Enden der Chromosomen. Diese werden bei jeder Teilung etwas verkürzt, und wenn die Telomerlänge einen bestimmten Wert unterschreitet, wird der programmierte Zelltod eingeleitet oder die Zelle stagniert bei ihrem Wachstum.

In den Zellen der Keimbahn sowie in allen Stammzellen und einer Handvoll anderer Zellarten ist das Enzym Telomerase vermehrt aktiv, das die Telomere wieder aufbaut und dadurch unbegrenzte oder zumindest vermehrte Teilungen ermöglicht. Das ist der Grund, warum einem Kind das Alter seiner Eltern bei der Zeugung nicht von der Lebenserwartung abgezogen wird, wie es theoretisch der Fall sein müsste. Die Telomerase ermöglicht übrigens auch Krebszellen ihr unkontrolliertes Wachstum.

"Warum kann der Körper diese Prozesse nicht für sich selbst nutzen und damit bedeutend länger leben und länger jung sein?"

Diese Frage ist noch ziemlich ungeklärt. Allerdings lässt sich sagen, dass die Seneszenz, also die Abnahme der Vitalität im hohen Alter, nicht ausschließlich auf dem Altern der Zellen durch Verkürzung der Telomere beruht, sondern ein hochkomplexer Vorgang ist. Teilweise gründet sie z.B. auch auf der Ansammlung von Schäden durch freie Radikale oder andere Einflüsse, die verhindern, dass das ganze Leben lang gesunde Stammzellen zur Erneuerung des Gewebes bereitstehen.

Warum bei komplexeren Lebewesen die Seneszenz auftritt, lässt sich am sinnvollsten aus evolutionsbiologischer Sicht erklären. Hier gibt es eine Anzahl von Erklärungen, von denen die meisten auf der Tatsache basieren, dass der Tod durch Seneszenz in freier Wildbahn die absolute Ausnahme ist und die meisten Lebewesen den Katastrophentod sterben.

Nach den einfachsten Theorien zum Altern fehlt demnach der Selektionsdruck für Reperaturmechanismen im Alter, weshalb sie nicht existieren (Mutations-Akkumulations-Theorie). 

Weiterentwicklungen dieses Modells besagen, dass die Allele, die den Verfall des Körpers im Alter bewirken, in der Jugend Vorteile bringen und deshalb selektiert werden. Da ihre Nachteile erst nach der Reproduktion und meist nach Eintritt des Katastrophentodes sichtbar werden, wurden sie nicht ausselektiert (Entzündungsaltern, antagonistische Pleiotropie).

Manche Erklärungen berücksichtigen außerdem die Life-history-Theorie, also die Beschreibung des Verteilungskonfliktes auf essentielle Prozesse, wie Wachstum, Selbsterhaltung und Reproduktion. Aufgrund der knappen Ressourcen kann nicht alles bis zum Maximum ausgereizt werden, weshalb abgewogen werden muss. Die spezifische Gewichtung der Faktoren stellt dabei eine Anpassung an den jeweiligen Lebensraum dar. Die Investionen in Wachstum und Selbsterhaltung sind dabei nur von Bedeutung für die Evolution, weil sie nach und nach in Reproduktionserfolg umgesetzt werden. Da der Körper also nur ein Mittel ist, um die Vermehrung abzusichern, besteht kein Bedarf, ihn auch nach Erfolgen der Reproduktion zu erhalten, es handelt sich quasi um einen "Wegwerf-Körper" (Disposable-Soma-Theorie).

Neben diesen drei zusammenhängenden Modellen wurde auch schon versucht, das Altern und Sterben als sinnvoll in Zusammenhang mit der Verwandtenselektion (wegfallende Konkurrenz durch Eltern) oder der Fähigkeit zur Anpassung (ein sich fortpflanzender sterblicher Organismus kann evolvieren, ein langlebiger unfruchtbarer nicht) zu erklären.

Kommentar von DiegoderAeltere ,

Danke für den Stern!

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