#48: Embryonalentwicklung

# 48 Embryonalentwicklung

 

Hi, Willkommen bei Wunderwelt Körper!

„Nicht Geburt, Hochzeit oder Tod, sondern die Gastrulation ist wahrhaftig die wichtigste Phase des Lebens“ – Das hat der bekannte Entwicklungsbiologe und Embryologe Lewis Wolpert gesagt. Die Gastrulation bezeichnet einen Prozess in der frühen Embryonalentwicklung. Sicherlich erinnert ihr euch nicht daran, aber diese Phase habt ihr alle bereits durchgemacht. In dieser Folge sprechen wir darüber, wie es möglich ist, dass ein kompletter Mensch nur aus einer Eizelle und einem Spermium entstehen kann. Es ist doch beeindruckend, dass der menschliche Körper aus so vielen verschiedenen funktionalen Zellen besteht, obwohl er nur aus den zwei Zellen der Eltern entsteht. Und wie das funktioniert, das hört ihr jetzt!

 

 

Die Episode 16 behandelt das große Treffen von Eizelle und Spermium. Welche Wege das Siegerspermium gehen, oder besser schwimmen muss und warum die Eizelle crowdsurft.

In der Episode 18 hört ihr über die Hintergründe der leidigen Übelkeit und sonstigen nervigen Erscheinungen während der Schwangerschaft. Heute schauen wir ganz genau den Ort des Geschehens an. Während die werdende Mama zwischen Berner Würstel und Nussschokolade springt, tut sich im Inneren genauso viel. Stimmt nicht. Im Inneren tut sich viel viel mehr. Aus zwei wuzikleinen Zellen entsteht ein ganzer Mensch!

Obwohl- wuziklein ist nur das Spermium. Die Eizelle kann in reifem Zustand sogar mit freiem Auge erkannt werden! Sie ist ein 0,1 Mm groß.¹ Zugegebenermaßen braucht es sehr gute Augen um sie frei zu erkennen.

Im Gegenzug zu dem viel kleineren Spermium hat die Eizelle unter anderem einen eigenen Nahrungsvorratsschrank eingebaut. ¹

 

Wie so oft im Leben, gilt auch bei dessen Entstehung: Timing ist alles! Ein Mal im Monat kommt es zum Eisprung und die Eizelle startet das crowd-surfing. Noch mal der Verweis an die Episode 16. Währenddessen schickt der hinterbliebene Eierstock Hormone an die Gebärmutter, um diese kuscheliger und heimeliger für den VIP, eine mögliche befruchtete Eizelle, herzurichten.

Großer Trommelwirbel entsteht im Inneren der Frau, was oft auch durch diverse Stimmungen erkennbar ist, und wir warten auf das große Zusammentreffen.

In dieser Episode reden wir über den natürlichen Weg der Befruchtung. In der nächsten Episode habe ich einen speziellen Gast!

Tim ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im IVF Labor am Uniklinikum Münster und wird uns über die Welt der Alternativmethoden erzählen. Wir werden über die Methoden der künstlichen Befruchtung hören und worauf zu achten ist!

 

Trifft ein Spermium auf die Eizelle, bindet es die Eizelle mit einem bestimmten Protein (ZP3) an sich. Gleich danach machen sich bestimmte Enzyme des Spermiums ans Werk und lösen die Schutzschicht der Eizelle auf, um danach genau dort einzudringen. Das ganze dauert doch an die 20 Minuten. ²

Da arbeiten Eizelle und Spermium länger, als die durchschnittliche Dauer des Geschlechtsverkehrs. Die liegt nämlich bei 3-7 Minuten! ^3,4

Sobald das Gewinnerspermium das geschafft hat, schiebt die Eizelle dem ganzen Schloss und Riegel vor. Sie verändert ihre äußere Hülle so, dass kein weiteres Spermium mehr diese Chance bekommt.

Und Tada, hier haben wir die befruchtete Eizelle, in der Fachsprache Zygote genannt.

Das ist die erste Zelle, die alle Gene des künftigen Babys enthält. Die Hälfte kommt von der Mama, die andere Hälfte vom Papa. Im Rückkehrschluss haben Spermium und unbefruchtete Eizelle jeweils nur eine Hälfte der kompletten Baby-Gene.

Nerd-tipp: Umgangssprachlich werden Spermien auch Samen genannt. Wenn mans genau nimmt, ist das Blödsinn. Denn ein Samen hat bereits alle Gene für den Nachwuchs und nicht die Hälfte wie ein Spermium. Ein Pflanzensamen kann in Erde eingesetzt und beim Wachstum beobachtet werden. Statt Samen wäre der richtige Begriff „Pollen“. Pollen haben nämlich auch nur die Hälfte der Gene und lassen sich vom Wind zu ihrem Gegenpart mit der zweiten Hälfte tragen.⁵

 

Es braucht also zwei Zellen mit jeweils der Hälfte der Gene. Spermium und Eizelle. Was wäre, wenn man die Gene von zwei Eizellen oder von zwei Spermien kombiniert? Schließlich haben sie auch jeweils die geforderte Hälfte. Bei dem konventionellen Schäferstündchen geht das nicht, das ist klar. Aber vielleicht mithilfe der Wissenschaft? Wenn wir mal die Frage der Ethik auf der Seite lassen, wäre das eine tolle Möglichkeit für homosexuelle Paare biologisch eigene Kinder zu bekommen.

Bei zwei Mäuse-Spermien hat das zum aktuellen Stand noch nicht geklappt. Bei zwei Eizellen von Mäusen allerdings schon! Im Namen der Wissenschaft laufen bereits kleine Mäuschen mit zwei Mamas rum! ⁶

 

Innerhalb von paar Tagen teilt sich die befruchtete Eizelle. In dieser frühen Zeit übernehmen die Zellen schon erste eigene Aufgaben.

Es gibt die Zellen, die später der Embryo werden und die Zellen die sich zur Plazenta entwickeln. Die Plazenta, also der Mutterkuchen, ist die Verbindung zur Gebärmutter und versorgt den Zwerg mit jeglichen Nährstoffen, sowie Sauerstoff und sorgt dafür, das Abfall und Abbauprodukte den Embryo gezielt wieder verlassen können. ^7,8

Die Plazenta ist DIE Schaltzentrale für die Versorgung und damit ein ganz wichtiges Organ innerhalb der Mutter. Bisher hat man immer den Fokus der mütterlichen Einflüsse auf die Plazenta gelegt. Man weiß zum Beispiel, dass schwangere Frauen, die sehr gestresst sind, dazu tendieren, sehr kleine Babys zu bekommen. Diese sind anfälliger für eine ganze Reihe an Krankheiten in ihrem Leben.^9,10 Ein Grund mehr schwangere Frauen in dieser besonderen Zeit ordentlich zu verwöhnen. 😉

 

In den letzten Jahren wird der Einfluss der männlichen Gene auf die Plazenta immer mehr beobachtet.

Obwohl die Plazenta offensichtlich in der Mama entsteht, ist der Bauplan der Plazenta Großteils in den Genen der Spermien festgeschrieben! ¹¹ Genauer gesagt in der Epigenetik. Kurz gesagt befasst sich die Epigenetik, welchen Einfluss Umweltfaktoren auf die Aktivität der Gene haben. In Versuchen mit Mäusen und Ratten hat man festgestellt, dass manche ungünstige Faktoren, wie zum Beispiel Übergewicht bei den Nagetier-papas, einen schlechten Einfluss auf das Plazentawachstum, als auch Folgegenerationen haben. Die Nagetierkinder neigen unter anderem zu einem gestörten Stoffwechsel. Diese Störungen können mehrere Generationen weitergetragen werden. ^12,13

Also an alle Papas to be: seids g’scheit, bleibts g’sund.

So- weg von den Zellen die die Plazenta bilden. Wir widmen uns den Zellen die irgendwann als schreiendes Baby die Welt begrüßen.

Innerhalb der ersten paar Tage nach der Befruchtung, sehen wir hier nur einen Zellhaufen. Zellen, die alle gleich sind und sich aneinander kuscheln. Wenn sich dieser zusammengekuschelter Zellhaufen in zwei Zellhaufen teilt, dann dürfen sich die Eltern über eineiige Zwillinge freuen!

Alle Zellen dieses kuschelfreudigen Haufens haben zu dem Zeitpunkt eine besondere Gabe: sie sind pluripotent.

Übersetzt: viel vermögend.

Pluripotente Zellen können sich in jede Art Zelle entwickeln. ¹⁴

 

Sie haben noch ihre ganze Zukunft vor sich!

Pluripotente Zellen sind wie eine Schulklasse voller lebenslustiger Schüler und Schülerinnen, denen die Welt offen steht.

Aus diesem Zellhaufen können übrigens embryonale Stammzellen gewonnen werden. Diese sind mit Grund sehr begehrt. Über Stammzellen hört ihr in einer der Folgeepisoden!

Auch wenn diese pluripotenten Zellen noch ganz unvoreingenommen in die Zukunft schauen, ist ihre Werdegang schon vorgegeben. Der Zellhaufen spaltet sich in drei Grüppchen (Keimblätter). Unsere Schulklasse teilt sich nach Schulabschluss auf drei Universitäten auf.

Das erste Universitätsgrüppchen (Entoderm) bildet vor allem die Zellen, die die Organe von innen bedecken. Zum Beispiel von Atmungsorganen, Harnblase und Harnröhre.

Das zweite Grüppchen (Mesoderm) besucht die Universität für die Entstehung von Organen des Herz-Kreislauf-Systems, Bestandteile des Skeletts, Muskeln und Bindegewebe oder Blut und dessen Gefäße.

Das dritte Universitätsgrüppchen (Ektoderm) spezialisiert sich auf Zellen die in Kontakt mit der Außenwelt des Körpers stehen, oder deren Signale verarbeiten. Dazu gehören zum Beispiel die Zellen des Nervensystems, Sinnesepithelien von Nase, Ohr, Auge oder Haut. Und das Hirn!

Es ist schon unglaublich. Ich mein, allein das Hirn besteht aus 86 Milliarden Nervenzellen. ¹⁵

Eine Milliarde ist gleich tausende Millionen. Das sind grob gerechnet über 200.000 Nervenzellen PRO Minute der Schwangerschaft.

Und das alles hat ihren Ursprung in einer kleinen Eizelle und einem noch kleineren Spermium.

Die Hirnentwicklung fängt mit einer Brieffreundschaft an. Eine Brieffreundschaft zwischen zwei der drei Universitätsgrüppchen. Das Grüppchen das für die Wirbelkörper und Bandscheiben studiert, schickt dem Hirn-grüppchen Botschaften. Dank diesen Botschaften entscheidet das Hirngrüppchen seinem Namen alle Ehre zu machen und bildet die Vorläufer der Hirnzellen. Die heißen in der Fachsprache Neuroektoblastzellen. Wir nennen sie vereinfacht Hirnzellen. Diese Zellen bilden ein Rohr aus dem dann später das Hirn und Rückenmark entsteht. Am Ende dieses Rohrs bilden sich 3 kleine Hirnbläschen.¹⁶ Böse Zungen behaupten, dass manche Menschen in dieser Entwicklungsstufe stehen geblieben sind. In diesem Stadium ist der Embryo erst winzige 2 Millimeter groß. Aus den Stammzellen bilden sich ganz viele Hirnzellen und die 3 kleinen Hirnbläschen beginnen rasch an Größe zu gewinnen. Bereits in der neunten Schwangerschaftswoche hat der Embryo kleine Finger und Zehen und das Rückenmark beginnt, erste Bewegungen zu steuern. ^17,18

Und obwohl das schon so früh machbar ist, dauert es um einiges länger, bis das Hirn diese typische Form mit den vielen Falten und Furchen annimmt. Sogar länger als die Schwangerschaft! Dieses typische faltige Aussehen des Hirns ist erst mit dem 1. Geburtstag erreicht. Dabei ist natürlich viel genetisch vorgegeben. Aber auch viele Umweltfaktoren nehmen darauf Einfluss. Dazu gehört zum Beispiel die Ernährung der stillenden Mutter, ob sie raucht, eine Krankheit oder Kontakte mit Giftstoffen hat. ¹⁹

Unser Hirn ist mit einem Jahr natürlich nicht fertig. Es verändert sich laufend. Vor allem in der Pubertät und frühen Erwachsenenalter herrscht Großbaustelle im Hirn. Mit ca. 25 Jahren ist diese Großbaustelle abgeschlossen. ¹⁶

Bis dahin tut sich noch einiges. Zurück in Mamas Bauch:

Aus diesem anfänglichen Rohr wandern ganz viele Hirnzellen in das was mal das Hirn wird. Zu dem Zeitpunkt an dem sie ankommen, ist noch nicht klar, welche Aufgabe sie dort mal übernehmen werden. Wird es vielleicht mal Teil des Riechzentrums? Oder wird es verantwortlich sein, optische Reize zu verarbeiten? Also damit der Mensch sehen kann?

Diese Auswahl kann natürlich nicht willkürlich erfolgen. Welche Aufgabe eine Zelle übernimmt, hängt ganz davon ab, wann sie in das künftige Hirn einwandert und welche chemischen Faktoren auf sie einwirken. ²⁰

Damit meine ich nicht, dass die Mutter Pflanzenschutzmittel einatmet. In unserem Körper schwirren sekündlich unzählige Moleküle rum. Sie haben alle eines gemeinsam: Sie sind Chemie! Ich muss immer schmunzeln, wenn Leute sagen, sie wollen nicht zu viel Chemie zu sich zu nehmen. Und ich weiß natürlich, was damit gemeint ist. Es sind meistens synthetisch oder zumindest im Labor hergestellte Stoffe. Aber von der Chemie kann sich niemand in Sicherheit bringen. Alles was aus Atomen besteht, zählt zur Chemie. Wasser ist Chemie. H2O. Blut ist Chemie, Muskeln sind Chemie, die Lieblingsspeise ist Chemie. Unser Körper ist Chemie. Biochemie eben.

Und in unserem biochemischen Körper beeinflussen manche körpereigene chemische Faktoren die Aufgaben der Hirnzellen. Unsere Zellstudenten wandern also aus dem Rohr in das was das Hirn wird. Dabei genießen Sie einen großen Vorteil! Im Hirn gibt es schon andere Zellen, lange Zellen, die wie eine Geländer den Zellstudenten eine Hilfe bieten. Entlang dieser Zellen, diesem Geländer, können die Zellstudenten sich entlang hangeln. Und während sich das tun, spezialisieren sie sich auf ihre Aufgabe. Quasi findet die Ausbildung zum Job während der Fahrt statt. Wenn das im echten Leben mal so schnell gehen würde.

Wenn die Hirnzelle an seinem Arbeitsplatz angekommen ist, dann muss es sich dort mit der Region verbinden. Es meldet sich also bei seiner Betriebsstätte. Z.B. muss sich eine Hirnzelle, welches in der Netzhaut des Auges sitzt, mit dem Sehzentrum im Thalamus des Gehirns verbinden. Dazu muss die Hirnzelle einen Arm ganz weit ausstrecken. Eine Hirnzelle hat natürlich nicht wirklich Arme. Jedoch hat sie viele Fortsätze, so wie eine Krake mit ihren Tentakeln. Einer der „Tentakeln“ wächst besonders schnell und ist somit viel länger als die anderen. Dieser Fortsatz wird Axon genannt. ²¹

Damit dieser Tentakel weiß, wohin er wachsen muss, braucht es wieder Chemie. Umgebende chemische Botenstoffe locken den Tentakel in die richtige Richtung.

In den ersten Lebensjahren nimmt die Anzahl der Verbindungen und Vernetzungen der Nervenzellen sehr schnell zu. Im Alter von 3 bis 10 Jahren haben Kinder etwa doppelt so viele Verbindungen wie Erwachsene. Deshalb sind sie in diesem Alter extrem lernfähig. ^21,22

Ich erinnere mich an ein kleines Mädchen namens Rosa. Sie war circa 3 Jahre. In dem Dorf aus dem meine Mama stammt, gibt’s einen kleinen Lösch- und Badeteich der im Sommer von den Dorfkindern bevölkert wurde. Rosa und ihre Mama kommen aus Rumänien. Die Mama dieses Mädchens hat einen Mann aus dem besagten Ort geheiratet und Mutter und Tochter sind nach Österreich gezogen. Als ich die kleine Rosa bei dem Badeteich kennenlernte, hat sie mit mir Deutsch geredet! Ich erinnere mich, wie sehr es mich beeindruckt hat. Natürlich war ihre Grammatik und Aussprache noch nicht perfekt. Aber von welchem Kleinkind ist es das schon. Sie hat einfach in 3 Wochen diese unglaublich schwere Sprache gelernt. Alles Dank unserer Hirnzellen, die sich in dem Alter rasend schnell verbinden. Und wahrscheinlich dank der Horde Kindern, in mitten der die kleine Rosa ihre Schwimmflügerl ausgekostet hat.

Nachdem Kinder 10 Jahre sind, werden viele ungenutzte Synapsen , also Verbindungen zwischen den Nervenzellen, wieder abgebaut. Schade eigentlich! Aber keine Sorge! Auch danach ist es natürlich möglich neue Verbindungen herzustellen. Es dauert halt dann länger als 3 Wochen, um eine neue Sprache und überhaupt Neues zu lernen. ^23,24

 

Das Hirn mit all seinen vielen Verbindungen und verrückt vielen Zellen stammt also aus der kleinen Eizelle und dem noch kleinerem Spermium. So hat jedes Organ, jedes Gewebe innerhalb 9 Monaten seinen Weg zu gehen. Nur zu verständlich, wenn frischgebackene Eltern ihr Baby verliebt anschauen und sagen: Du bist ein Wunder.

 

 

Zusammenfassung

Die mütterliche Eizelle und das väterliche Spermium tragen je die Hälfte der Gene für ein Baby. Nach der Verschmelzung teilt sich die befruchtete Eizelle rasend schnell und bildet drei Zellgruppen. Die drei Zellgruppen besuchen drei Universitäten für die Entwicklung der unterschiedlichen Gewebe – und Organe. Das Hirn ist ein unglaublich komplexes Organ. Die Entstehung beginnt mit einem kleinen Rohr und wuzikleinen Hirnbläschen. Über die Zeit wandern mehr und mehr Zellen in den Bereich, der mal das Hirn wird. Während sie dort einwandern, entwickeln sich zu arbeitsfähigen Zellen. Von Studierenden zu arbeitenden Zellen. Obwohl bereits in der neunten Schwangerschaftswoche Finger über das Rückenmark gesteuert werden können, sind die typischen Hirnwindungen erst sichtbar, sobald das Baby die erste Geburtstagskerze ausblasen darf. Das Hirn verändert sich ständig. Je nachdem, ob es viel zu lernen hat und welchen Umweltfaktoren es ausgesetzt ist. Zwischen drei und zehn Jahren haben Kinder die höchste Anzahl an Synapsenverbindungen. In der Pubertät herrscht Großbaustelle im Hirn, welche Mitte 20 abgeschlossen ist.

 

 

Fun Fact

Die allermeisten Menschen haben eine stärkere Hand, oft Schreibhand genannt. Die Wissenschaft hat herausgefunden, dass bereits zwei Monate alte Embryos eine Neigung zu einer Seite haben. Dabei sind 85% schon im Bauch Rechtshänder. ^25,26

 

Ich freue mich schon sehr Tim mit dem Thema der künstlichen Befruchtung in der nächsten Episode als Gast begrüßen zu dürfen!

 

Falls du ein Thema hast bei dem du dich fragst, „wie funktioniert das eigentlich?“, dann schreib mir per Mail: hallo@wunderweltkoerper.com.

Bis zum nächsten Mal bei Wunderwelt Körper!

Servus und Baba

 

 

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