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Knorpel- und Knochenentwicklung: Drei Wege führen zum Skelett

Hühnerembryo und Analyse der Genregulation
Drei verschiedene Gruppen von Vorläuferzellen bilden bei Wirbeltieren unterschiedliche Teile des Skeletts. Die computerunterstütze Analyse der verschiedenen Vorläuferzellen zeigt, dass sie sich in ihrer Genregulation voneinander unterscheiden. (Bild: Universität Basel, Departement Umweltwissenschaften)

Bei Wirbeltieren entsteht das Skelett verschiedener Körperregionen aus unterschiedlichen Vorläuferzellen. Forschende der Universität Basel haben nun entdeckt, dass sich diese Skelettzellen nicht nur in ihrer Herkunft unterscheiden, sondern auch in ihrer Genregulation. Womöglich liegt darin ein Schlüssel zur evolutiven Erfolgsgeschichte der Wirbeltiere.

27. März 2025 | Angelika Jacobs

Hühnerembryo und Analyse der Genregulation
Drei verschiedene Gruppen von Vorläuferzellen bilden bei Wirbeltieren unterschiedliche Teile des Skeletts. Die computerunterstütze Analyse der verschiedenen Vorläuferzellen zeigt, dass sie sich in ihrer Genregulation voneinander unterscheiden. (Bild: Universität Basel, Departement Umweltwissenschaften)

Vom Schädel bis zum Knochen des kleinen Zehs: Das Skelett stabilisiert als inneres Gerüst den Körper und bildet schützende Hüllen um wichtige Organe. Trotz ähnlicher Struktur ist jedoch Knochen nicht gleich Knochen: Die verschiedenen Teile des Skeletts entstehen bei Wirbeltieren – also auch beim Menschen – im Laufe der Embryonalentwicklung aus drei unterschiedlichen Gruppen von Vorläuferzellen. Jede Gruppe produziert dabei eigene Steuerproteine und durchläuft ein eigenes Entwicklungsprogramm, um Knorpel und Knochen zu bilden. Davon berichten Forschende der Universität Basel im Fachjournal «Nature Communications».

Drei Bauteams mit eigenen Bauplänen

Ein Typ von Vorläuferzellen bildet den Schädel und die Gesichtsknochen, ein anderer die Wirbelsäule und Rippen und ein dritter Typ das Skelett der Gliedmassen. «Man kann sich das wie drei Bauteams vorstellen, die alle je ein Stockwerk eines Hauses bauen», erklärt Prof. Dr. Patrick Tschopp vom Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel. «Alle drei haben unterschiedliche Ausgangsmaterialien, Baupläne und Werkzeuge, aber am Ende kommen drei strukturell und funktional ähnliche Stockwerke heraus.»

Der Schädel und die Gesichtsknochen entstehen aus sogenannten Neuralleistenzellen, die am Rücken des Embryos entstehen und damit den Zellen des zentralen Nervensystems am nächsten stehen. Die Vorläuferzellen der Wirbelsäule und Rippen sind somatische Mesodermzellen, die am seitlichen Rücken des Embryos entstehen und neben Knochen auch Muskeln und Teile der Haut bilden. Die dritte Gruppe bilden die Lateralplatten-Mesodermzellen an den Flanken des Embryos, die das Skelett der Arme und Beine sowie Teile des Brustkorbs hervorbringen.

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