Polypen bekommen Zuschauer

News: Polypen bekommen Zuschauer

Ein Süßwasserpolyp, auch als Hydra bezeichnet, vollbringt erstaunliches: Wird er zerstört, bilden sich aus den Einzelteilen neue Organismen. Dazu müssen die Zellen der Hydrenfragmente so sortiert werden, daß der Zelltyp, der die äußere Hülle bildete, wiederum nach außen kommt, und die vorher innen gewesenen Zellen wieder nach innen. Wissenschaftler haben jetzt einen Weg gefunden, neu entstehenden Hydren bei diesem sehr privaten Vorgang mit Hilfe einer speziellen NMR-Technik zuzuschauen. Mit dieser Technik könnte es generell möglich werden, die Migrationen einzelner lebender Zellen zu verfolgen.

Hydren sind einfach gebaute Organismen, die im wesentlichen aus lediglich zwei Zelltypen bestehen. Zur Abgrenzung von der Außenwelt dienen die Zellen der Epidermis, während das Innere des Organismus mit den Zellen der Gastrodermis ausgekleidet ist, die Verdauungsfunktionen übernehmen. Zeteilt man eine Hydra, bilden sich aus den Einzelteilen neue Tiere.

Der Mathematiker Yasuji Sawada von der Tohoku University in Sendai, Japan, begann sich für die Hydra zu interessieren, als er an komplexen Strukturen und Prozessen forschte, die durch Wechselwirkungen einfacher Elemente entstehen. Zwar hatten andere Wissenschaftler die erste Phase des Polypen-"Neubaus", also die Trennung der zwei verschiedenen Zelltypen, bereits studiert, allerdings nur unter dem Mikroskop, gepreßt zwischen zwei Objekträger. Sawada und sein Team jedoch wollten den Prozeß räumlich verfolgen (Physical Review Letters, 1. Febraur 1999, Abstract).

Ihre Wahl fiel auf ein Kernmagnetresonanzverfahren (NMR). NMR ermöglicht es, verschiedene Atomkerne nach ihrem unterschiedlichen Verhalten im Magnetfeld zu identifizieren. Mit herkömmlichen NMR-Verfahren ist es aber unmöglich, zwischen den Zellen der äußeren und der inneren Schicht zu unterscheiden. Dafür sind sie sich in ihren Eigenschaften zu ähnlich. Sawada und seine Kollegen, NMR-Spezialisten aus den Advanced Technology Research Laboratories der Nippon Steel Corp.. in Kawasaki, modifizierten ein als stimulated-echo bekanntes Verfahren. Dabei werden zur Stimulation der Atomkerne drei Radioimpule verwendet, gegenüber einem oder zwei bei anderen Verfahren. Das hat einen erhöhten Kontrast des entstehenden Bildes zur Folge, der es erlaubt, die Zellen zu unterscheiden. Damit gelang es den Forschern, den Zellen bei ihrem Umlagerungsprozeß zuzuschauen.

Wenn es gelingt, diese Technik weiterzuentwickeln, könnte sie eines Tages auch dazu dienen, Zellbewegungen und -differenzierungen in Embryonen zu beobachten. Bisher gibt es noch keine zufriedenstellende Methode, um einzelne lebende Zellen räumlich abzubilden. Möglicherweise wird sich das mit Hilfe spezieller NMR-Verfahren ändern.