wie wird aus einer zelle ein organismus?

Jedes Lebewesen ist ein Organismus. Da es auf der Erde eine Vielzahl einzelliger Lebewesen gibt, z. B. Bakterien, ist bei diesen Arten eine einzelne Zelle schon ein ganzer Organismus.

Die Frage lässt sich deshalb, so wie du sie gestellt hast, nicht beantworten. Ich nehme einmal an, du möchtest wissen, wie aus einer einzelnen befruchteten Eizelle (Zygote) ein ganzer mehrzelliger Organismus wie z. B. der Mensch entstehen kann, richtig?

Nun, die Antwort ist einfach: durch Zellteilung. Die Zygote enthält das komplette Genom des späteren Menschen und sie besitzt die Eigenschaft, dass sie totipotent ist. Totipotenz bedeutet, dass eine einzelne Zelle in der Lage ist, sich in jeden möglichen Zelltyp des Körpers (z. B. eine Herzmuskelzelle, eine Darmepitgelzelle, ein Neuron im Fehirn, eine Knochenzelle usw.) zu differenzieren und somit einen vollständigen mehrzelligen Organismus hervorzubringen.

Die Zygote teilt sich zunächst in zwei Tochterzellen (Zweizellstadium). Jede der Tochterzellen teilt sich erneut (Vierzellstadium). Die Zellen teilen sich wieder (Achtzellstadium) und wieder bis ein Zellhaufen entsteht, der an die Frucht eines Maulbeerbaums erinnert und darum Morula genannt wird. Die Morula entspricht in ihrer Größe noch der Zygote, d. h. mit jeder Teilung wurden die Zellen kleiner und kleiner. Mit knapp 1 mm Durchmesser ist die Morula für uns gerade noch sichtbar.

Die Zellen ordnen sich nun zu einer flüssigkeitsgefüllten Blase an, der Blastula, bei Säugern auch Blastozyste genannt. Auf der einen Seite der Blastula bleibt ein Zellhaufen erhalten, den man Embryoblast nennt. Der Rest der Blase besteht aus nur einer Zellschicht und wird Trophoblast genannt. Der Embryoblast wird sich später zum Embryo entwickeln. Aus dem Trophoblast gehen die Eihäute (Dottersack, Allantois und Amnion) sowie der embryonale Teil der Plazenta (Mutterkuchen) hervor. Über den Trophoblasten erfolgt also die Ernährung des Embryos. Die Eihäute dienen außerdem als Entsorgungsort für den fetalen Harn und sollen den Embryo schützen. Über die Plazenta findet der Stoffaustausch mit dem Körper der Mutter statt. Der Embryo erhält über sie die Nährstoffe, die er benötigt und den Sauerstoff. Umgekehrt werden über sie Abfallstoffe und Kohlendioxid abgegeben.

Die Blastula, die ja einschichtig ist, stülpt sich nun ein, sodass ein zweischichtiges becherartiges Gebilde entsteht, die Gastrula. Diese Schichten sind die ersten beiden Keimblätter: die innere wird Entoderm genannt, die äußere Ektoderm. Durch Zellauswanderung entsteht zwischen diesen Schichten ein drittes Keimblatt, das Mesoderm. Aus dem Entoderm entwickelt sich v. a. die innere Auskleidung der Verdauungsorgane. Aus dem Ektoderm entwickelt sich z. B. das äußere Epithel. Auch das Nervensystem entwickelt sich aus dem (Neuro)ektoderm. Das Mesoderm bildet v. a. Bindegewebe, also Knochen und Knorpel, aber auch die Muskulatur.

Einige Zellen des Embryos wandern in die Medianlinie ein und bilden eine Wulst, den Primitivstreifen. Er legt die Längstichtung fest, d. h. das, was später einmal "vorn" und "hinten" sein wird. Ab diesem Augenblick verlieren die Zellen ihre Totipotenz. Bis zur Bildung des Primitivstreifens kann ein Embryo in beliebig viele Teile getrennt werden; aus jedem der Teile kann sich ein vollständiger Organjsmus entwickeln. Eineiige Zwillinge sind Beispiele dafür. Ab der Bildung des Primitivstreifens ist das nicht mehr so. Die Zellen werden determiniert. Jede Zelle besitzt ja das gleiche Genom. Eine Herzmuskelzelle lässt sich z. B. genetisch nicht von einer Leberzelle unterscheiden. Die Epigenetik bezeichnet Mechanismen, mit denen Gene reguliert werden, aber ohne dabei das Fen selbst (d. h. seine DNA-Sequenz) zu verändern. Gene können z. B. mit Methylgruppen (–CH₃) versehen werden (DNA-Nethylierung). Dadurch wird das Gen "ausgeschaltet". Es gibt noch weitere epigenetische Modifikationsmöglichkeiten, z. B. durch Veränderung der Histone, das sind Proteine, auf die die DNA perlenschnurartig aufgewickelt wird, um sie kompakter zu machen und sie so überhaupt im Zellkern verpacken zu können. Die Zellen werden also mit einem epigenetischen Muster (z. B. einem Methylierungsmuster) versehen, das bestimmte Gene ausschaltet oder andere in ihrer Aktivität erhöht. Dies nennt man epigenetic imprinting. Die Zellen geben bei der Teilung ihr epigenetisches Muster an ihre Tochterzellen weiter, deshalb können nach der epigenetischen Prägung aus z. B. einer Leberzelle nur noch andere Leberzellen hervorgehen, jedoch keine Muskel- oder Nervenzellen mehr. Eine Ausnahme stellen Stammzellen dar, die ihre Teilungsfähigkeit in verschiedene Zelltypen ein Stück weit erhalten. Sie sind pluripotent. Beispielsweise werden später alle verschiedenen Zelltypen des Blutes, Erythrozyten, Leukozyten und Blutplättchen, aus den selben Stammzellen im roten Knochenmark gebildet, aus den hämatopoetischen Stammzellen. Aus ihnen kann aber keine Nervenzelle oder Muskelzelle gebildet werden, sie sind deshalb nicht mehr totipotent, sondern eben pluripotent. Die Wissenschaft forscht an Möglichkeiten, wie man die epigenetischen Muster ahsdifferenzierter Zellen löschen und so künstlich wieder Stammzellen erzeugen kann. Sie könnten eines Tages genutzt werden, um im Labor daraus Organe zu züchten. Organspenden wären dann wejtgehend überflûssig, v. a. müssten Organtransplantierte dann nicht mehr Medikamente einnehmen, die Abstoßungen der Organe verhindern sollen, aber als Nebenwirkung auch die Anfälligkeit für Krankheitserreger erhöhen.

Die korrekte Entwicklung des Embryos wird nicht nur epigenetisch gesteuert. Es gibt auch eine Reihe von Genen, die die Entwicklung steuern und beeinflussen, die sog. homöotischen Gene. Zu den wichtigsten gehören die Hox-Gene. Sie sorgen dafür, dass die Körpersegmentierung korrekt abläuft, dass sich also dort später die Arme und die Beine bilden, wo sie auch entstehen sollen. Sie codieren für Proteine, die an andere Gene binden und so deren Aktivität beeinflussen. Eine andere Gruppe regulatorischer Gene, die in der Embryonalentwicklung wichtig sind, sind die Hedgehog-Gene. Sie bilden z. B. das sonic hedgehog protein (SHH), das die Bildung des Neuralrohrs steuert, aus dem das Rückenmark und das Gehirn hervorgehen oder regulieren die Differenzierung der Urwirbel (Somiten).

Außerdem steuern auch Hormone die Entwicklung des Fetus. Die Sexualhormone (Östrogene, Testosteron) steuern beispielsweise die Entwicklung der Geschlechtsorgane.

Das ist nur ein ganz grober Überblick. Für tiefer gehende Entwicklungen solltest du einen Blick in ein Lehrbuch zur Embryologie werfen. Darin wird genauer erklärt, was sich wann und wie entwickelt.

Eine Zelle kann schon ein kompletter Organismus sein - bei Einzellern. Ansonsten kann durch Zellteilung und Entwicklung spezialisierter Zellen ein Organismus heranwachsen, wie z.B. bei uns Menschen.

ja sicher, die erste Zelle ist die befruchtete Eizelle.