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Wieschaus bei einem Vortrag 2011 © Wikimedia Commons
Wieschaus bei einem Vortrag 2011 © Wikimedia Commons

Kooperationsmeldung

Genetikpionier Eric Wieschaus will von Fruchtfliegen noch viel lernen

01.10.2018

Diese Meldung ist Teil einer Medienkooperation mit dem Institute of Science and Technology (IST) Austria

So verschieden Organismen vom Insekt bis zum Menschen sind, so ähnlich läuft deren Embryonalentwicklung oft auf genetischer Ebene ab. Möglich gemacht hat diese Erkenntnis ein Experiment mit Fruchtfliegen, das 1995 mit dem Medizin-Nobelpreis bedacht wurde. Am Mittwoch (3. Oktober) spricht Nobelpreisträger Eric Wieschaus in Klosterneuburg über das noch nicht ausgeschöpfte Potenzial der Fruchtfliege.

"Um die wirklich fundamentalen Fragen in der Biologie angehen zu können, braucht man einen einfachen, leicht beobachtbaren Organismus", erklärte der US-amerikanische Biologe im Vorfeld seiner Vorlesung am Institute of Science and Technology (IST) Austria im Gespräch mit der APA. Wichtige Antworten darauf liefert der Wissenschaft seit mehr als einem Jahrhundert die eigentlich fälschlicherweise als Fruchtfliege bezeichnete Taufliege (Drosophila melanogaster), von deren Erbinformation etwa 60 Prozent auch im Menschen zu finden sind.

Vier Chromosomen und kurze Lebensdauer ermöglichen einfache Untersuchung

Die Tierchen lassen sich leicht züchten, weisen nur vier Chromosomen auf, die in den Zellen paarweise vorkommen, und haben eine sehr kurze Generationenfolge. Innerhalb von maximal 14 Tagen ab der Befruchtung entwickelt sich das Ei in einen Embryo, eine Larve und dann in eine vollständige Fliege. Entscheidende Fortschritte im Wissen, wie diese Entwicklung genetisch gesteuert wird, gelangen Wieschaus und der deutschen Biochemikerin Christiane Nüsslein-Volhard Ende der 1970er-Jahre, als sie beide an das neu gegründete Europäische Molekularbiologische Laboratorium (EMBL) in Heidelberg berufen wurden und sich dort drei Jahre lang ein Labor teilten.

Um den Prozess der Segmentierung - die schrittweise Unterteilung des Insektenkörpers in Abschnitte von Kopf bis Hinterteil während der Embryonalentwicklung - zu bestimmen, lösten die Forscher bei den Fliegen chemisch Mutationen aus und beobachteten die Auswirkungen in den nachfolgenden Generationen. Anhand von gut 40.000 Mutationen untersuchten sie unter dem Mikroskop minutiös die genetischen Mechanismen, wie aus einem befruchteten Drosophila-Ei ein segmentierter Embryo wird. Im Zuge dieses Screenings entdeckten die Forscher 120 bis 130 Gene, die bei der Embryogenese eine Rolle spielen. "Es gibt 50 Gene, die mit der räumlichen Organisation zu tun haben und weitere 60 oder 70 Gene, die entweder mit Zellentscheidungen oder Mechanik zu tun haben", sagte Wieschaus, der im Anschluss an die Forschungsarbeit in Heide Heidelberg 1981 in die USA zurückkehrte und seither an der Universität Princeton (New Jersey) forscht und lehrt.

Weiterforschen auch noch mit 71 Jahren

Täglich bis zu 16 Stunden Arbeit und zwei Jahre Vorbereitung auf dieses bahnbrechende Experiment am EMBL wurden 1995 mit dem Nobelpreis für Medizin belohnt. "Beim Anruf habe ich so verschlafen gewirkt, dass sie nicht sicher waren, ob ich alles mitbekommen habe", erinnert sich Wieschaus an einen Moment, der sein Leben zwar verändert, aber nicht gänzlich auf den Kopf gestellt hat, wie er versichert. Die am EMBL tätigen Forscher teilten sich den Nobelpreis mit dem US-Genetiker Edward Lewis. Lewis hatte zuvor erkannt, dass die Position der Organe der Fliege mit den korrespondierenden Genpositionen auf dem Chromosom übereinstimmte. Wie sich später herausstellte, sind diese Erbanlagen in einigen Abschnitten von der Fruchtfliege bis zum Menschen beinahe identisch.

An der Embryonalentwicklung interessiert Wieschaus, der auch im Alter von 71 Jahren noch täglich vier bis fünf Stunden am Labortisch verbringt und mit Begeisterung Biologie-Einführungskurse an der Uni Princeton hält, speziell die Schnittstelle zwischen Biologie und Physik - etwa wie sich Gene in eine physische Form übersetzen: "Ich möchte verstehen, wie sich die physikalischen Eigenschaften von Zellen verändern, die sich ja umgruppieren müssen, um ein Ei und dann einen Embryo zu bilden. Ist es Kraft, ist es Widerstand, kann man das mathematisch ausdrücken?"

Die Faszination für die Fruchtfliege ist dem Biologen ein Forscherleben lang erhalten geblieben. Egal wie oft er bei Vorträgen den Zeitrafferfilm über die Embryonalentwicklung der Drosophila präsentiert, dessen Ende er doch schon recht gut kennt, tut das der Spannung keinen Abbruch: "Ich habe diesen Film schon so oft gesehen. Jedes Mal wenn ich ihn sehe, bin ich total aufgeregt."

Service: Eric Wieschaus hält am Mittwoch, 3.10., um 17 Uhr einen Vortrag mit dem Titel "Gene activity and the mechanics of embryonic development" am IST Austria. Weitere Informationen unter: http://go.apa.at/Aj8VJu8B

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