Taufliegen

Was Fliegen und Menschen gemeinsam haben

Die Taufliege Drosophila melanogaster ist ein klassischer Modellorganismus. An ihr untersuchen der Biologe Robert Zinzen und sein Team die Entwicklung des Nervensystems. Bei der Langen Nacht der Wissenschaften können Besucher die Fliegen unter dem Mikroskop analysieren und die Genregulation in den Zellen am Bildschirm betrachten.

Es ist eines der größten Rätsel in der frühen Entwicklung des Menschen. Wenn nach der Zeugung eines neuen Lebens die Zellteilung beginnt, sind zunächst alle Zellen gleich. Doch dann – nach nur wenigen Stunden – geschieht ein kleines Wunder. Jede Zelle übernimmt spezialisierte Aufgaben, folgt ihrer eigenen Bestimmung. Die eine wird zu einer Hautzelle, die andere zur Hirnzelle, die nächste ein Teil von Muskeln oder Nervensystem. Doch woher wissen die Zellen, was sie tun sollen? Wie schafft es die Natur, verschiedene Arten von Geweben wachsen zu lassen, um daraus einen funktionierenden Organismus zu bauen? Das untersuchen der Entwicklungsbiologe Robert Zinzen und sein Team am Berlin Institute for Medical Systems Biology (BIMSB) des MDC.

Bei der „Langen Nacht der Wissenschaften” führen sie Interessierte durch ihre Labore im neuen MDC-Gebäude in Mitte, wo die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Hundertausende Fliegen der Art Drosophila melanogaster züchten. Den meisten Menschen sind diese kleinen Insekten lästig, wenn sie im Sommer um das Obst in der Küche schwirren und sich rasend schnell vermehren. Doch für die Entwicklungsbiologinnen und -biologen bergen sie einen großen Wissensschatz. An ihren Eiern erforschen sie die frühe Embryonalentwicklung. „Evolutionär ist der Abstand zwischen einer Fliege und einem Menschen natürlich riesig”, sagt Zinzen. „Und trotzdem gibt es grundsätzliche Prozesse, die bei beiden nach den selben Mechanismen ablaufen.” Wer hätte gedacht, dass eine so winzige Fliege soviel mit einem Menschen gemeinsam hat? Da ihr Erbgut zudem nur aus vier Chromosomen-Paaren und besteht, ist sie als Modellorganismus bei Forschenden in aller Welt beliebt.

Taufliegen-Embryonen unter dem Mikroskop

Taufliegen

Robert Zinzen öffnet die Tür zu einem Labor, neben der ein gelbes Schild hängt: „Gentechnischer Arbeitsbereich”. Auf den Tischen links und rechts stehen Mikroskope, darüber in den Regalen zahlreiche Kisten mit Röhrchen, in denen die lebenden Taufliegen und ihre Eier auf einer Nährlösung zu sehen sind. Jede Kiste gehört zu einem anderen Projekt, das von einem der zehn Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Forschungsgruppe „Systembiologie der Differenzierung von neuronalen Zellen und Geweben“ bearbeitet wird. „Wir interessieren uns vor allem für das Nervensystem, das aus besonders vielen unterschiedlichen Zelltypen besteht”, sagt Zinzen. So analysiert das Team, wie die Zellen während der embryonalen Entwicklung miteinander kommunzieren und sich organisieren, damit das hochkomplexe Nervensystem entstehen kann. „Die Besucher der Langen Nacht der Wissenschaften können bei uns etwas über Genregulation erfahren und am Mikroskop selbst Taufliegen-Embryonen injizieren und analysieren”, sagt Zinzen.

Das An- und Abschalten bestimmter Gene führt dazu, dass die unterschiedlichen Zelltypen entstehen. So sind im Erbgut einer Nervenzelle und einer Hautzelle unterschiedliche Abschnitte der DNA aktiv oder blockiert. Zinzen und sein Team wollen die molekularen Mechanismen verstehen, die die Zellen darüber informieren, welche Gene sie ablesen sollen und welche nicht. Auf dem Computerbildschirm können sie die Genexpression in einzelnen Zellen visualisieren. Man sieht dort die wenigen Stunden alten Embryonen extrem vergrößert. Die Strukturen des Kopfes oder der Epidermis sind bereits erkennbar. Die Zellen, in denen ein bestimmtes Gen aktiviert ist, leuchten farbig auf. „Hier können die Besucher der Langen Nacht Gene regulation in progress anschauen”, sagt Zinzen.

Text: Alice Ahlers