Man nennt die Gene der Homöobox auch
Mastergene (Meistergene) oder Hauptschaltergene, da sie
in der Evolution der Festlegung des Bauplans ein entscheidende
Rolle spielen. Sie beeinflussen maßgeblich die Morphogenese
und Mutationen in diesem Bereich führen oft zu letalen (tötlichen)
oder zumindest schädlichen oder hinderlichen Folgen für
das Lebewesen. Ein Bein wächst anstelle eines Fühlers
ein zusätzliches Beinpaar wird am ersten Abdominalsegment
ausgeprägt etc., wie wir es am Beispiel der Taufliege kennengelernt
haben. Deshalb treten diese Erscheinungsbilder bei Lebewesen
natürlicherweise nicht auf, denn die Natur bietet diesen
Lebewesen keine Überlebenschance. Ist ein Organismus mit
einer solchen Mutation jedoch lebensfähig und setzt sich
in der Natur durch, so kann ein neuer Zweig am Stammbaum des
Lebens entstehen.
Sie koordiniert die Zelldifferenzierung und gewährleistet
somit das alle Zellen in ihrer Entwicklung zur richtigen Zeit
am richtigen Ort und mit der richtigen Funktion ausgebildet werden.
Bei der Fliege heißt dies zum Beispiel, dass am Kopf die
Fühler ausgebildet werden und nicht ein Bein. Ist dies nicht
der Fall sprechen wir von den eben bereits erwähnten Mutanten,
bei welchen das entsprechende Gen defekt vorliegt. Die richtige
Determinierung des "Zellschicksals" wird durch unterschiedliche
Faktoren gesteuert. Ein wichtiger Faktor wäre zum Beispiel
ein Konzentrationsgradient entlang der verschiedenen Körperachsen,
welcher die Ausprägung der entsprechenden Organe und Gliedmaße
am jeweiligen Ende der Embryos koordiniert. Also an welchem Ende
Kopf und Schwanz auf der bereits erwähnten anterior-posterioren
Achse ausgeprägt werden, wird durch den Gradienten eines
bestimmten Stoffes entscheidend beeinflusst.
Überleitung zur Differenzierung:
Warum sieht die Leber aus wie die Leber
und erfüllt die Aufgaben einer Leber (z.B. Zuckerspeicher
und -verstoffwechselung)?
=> differenzielle Genexpression
Jede Zelle enthält das komplette Genmaterial (identische
DNA; bei Mitose werden alle Chromosomen / komplettes Genmaterial
in die neue Zelle übertragen! Alle Zellen sind aus der Zygote
entstanden [Blastulation, Gastrulation, Neurulation...), aber
nur bestimmte Gene werden aktiviert und folglich exprimiert und
andere bleiben inaktiv. Die Differenzierung der einzelnen Zellen
schreitet mit fortlaufender Entwicklung voran. Im Laufe der Embryonalstadien
werden die Zellen immer weiter spezialisiert und verlieren ihre
totipotenz. Das heißt aus ihnen kann nach einiger Zeit
nicht mehr jede beliebige Zelle entstehen.
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Experiment: Weizenkörner => Samenkeimung, unterschiedliche Lichtbedingungen |
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