Embryonalentwicklung: Furchung, Gastrulation und Keimblätter

Zusammenfassung

Der Text erklärt die frühen Phasen der Embryonalentwicklung, von der Befruchtung über Furchung und Blastulation bis zur Gastrulation mit den drei Keimblättern. Außerdem werden die daraus entstehenden Organe sowie die Grundlagen der experimentellen Embryologie nach Wilhelm His vorgestellt.

Kernpunkte

Befruchtung ist die Verschmelzung von Spermienzelle (männlicher Gamet) und Eizelle (weiblicher Gamet).
Furchung sind mitotische Zellteilungen; die Zellmasse heißt Morula, die einzelnen Zellen Blastomeren.
Holoblastische Furchung ist total (oligo- und mesolecithale Eier), partielle Furchung betrifft telolecithale Eier und bildet eine Keimscheibe.
Bei der Blastulation entsteht ein Hohlraum, das Blastocoel, begrenzt vom Blastoderm.
Gastrulation bildet die Keimblätter Ektoderm, Mesoderm und Entoderm sowie den Urdarm (Archenteron) mit Urmund (Blastoporus).
Mechanismen der Gastrulation sind Invagination, Epibolie und Immigration.

Stellen Sie sich auf die Probe

Befruchtung

Die Verschmelzung einer Spermienzelle (männlicher Gamet) mit einer Eizelle (weiblicher Gamet). Wenn die Spermienzelle die Eizelle erreicht, durchläuft diese eine Reihe von elektrischen und chemischen Reaktionen, die andere männliche Zellen fernhalten.

Segmentation (Furchung)

Sobald der Vorkern der Eizelle mit dem Vorkern der Spermienzelle fusioniert, beginnt eine Reihe mitotischer Zellteilungen. Jede Zelle, die dieser Teilung unterzogen wird, wird als Blastomere bezeichnet. Die erhaltene Zellmasse nennt man Morula.

Holoblastische Furchung

Entspricht oligolecithalen oder mesolecithalen Eiern. Die Furchung ist total. Ist wenig Dotter vorhanden, sind die resultierenden Blastomeren alle gleich groß. Bei einer erheblichen Menge an Dotter sind die Zellen unterschiedlich groß (kleinere Mikromeren und größere Makromeren).

Partielle Furchung

Charakteristisch für telolecithale Eier. Der vegetative Pol, wo sich der Dotter befindet, unterliegt keiner Furchung, wohl aber der animale Pol (Keimscheibe).

Blastulation

Sobald die Morula entstanden ist, beginnen die Blastomeren von innen nach außen zu migrieren, wodurch ein Hohlraum entsteht, das Blastocoel. Dieses ist von einer Zellschicht, dem Blastoderm, begrenzt.

Bei oligolecithalen Eiern ist dieser Prozess gut zu beobachten.
Bei telolecithalen Zygoten ist die Migration gering, das Blastocoel sehr klein, und die gebildete Zellstruktur wird als Keimscheibe (Blastodiskus) bezeichnet.

Gastrulation

Während der Gastrulation werden die Grundlagen für die Organe des Erwachsenen gelegt. Die Blastula erfährt eine Umstrukturierung, die zur Bildung der Keimblätter führt:

Äußeres Ektoderm
Innerstes Entoderm

Dazwischen entsteht eine neue Höhle, der Urdarm (Archenteron), der durch eine Öffnung, den Urmund (Blastoporus), nach außen kommuniziert. In vielen tierischen Fällen entsteht zusätzlich das Mesoderm (die mittlere Keimschicht).

Mechanismen der Gastrulation

Invagination (Einstülpung)

Tritt auf, wenn Zellen des vegetativen Pols der Blastula in das Blastocoel einsinken, wodurch eine Doppelschichtstruktur entsteht (Ektoderm außen, Entoderm innen).

Epibolie (Überwachsung)

Kleinere Zellen (Mikromeren) teilen sich schneller als Makromeren, wodurch sie wachsen und die größeren Zellen überdecken.

Immigration (Eindringen)

Zuvor migrierte Zellen, die die Blastula bilden, wandern zurück in das Innere.

Organogenese

Aus den drei Keimblättern entwickeln sich später die Organe:

Ektoderm

Ursprung der Neuralröhre (Gehirn, Nerven)
Knochen
Sensorische Komponenten der Sinnesorgane (z. B. Augenlinse)
Haut, Nägel, Haare
Nasen-, Mund- und Analmembranen

Mesoderm

Dermis
Quergestreifte Muskulatur
Nieren und Gonaden
Herz

Endoderm

Auskleidung des Verdauungstraktes
Lunge, Schilddrüse
Leber, Bauchspeicheldrüse und Blase

Experimentelle Embryologie: Grundlagen

Wilhelm His (1831–1904)

Der deutsche Anatom Wilhelm His vertrat in Konfrontation mit Haeckel die Ansicht, dass die Entwicklung in mechanischen Begriffen erklärt werden könne und nicht die gesamte Vergangenheit der Art wiederholen müsse.

Er nahm an, dass das Ei von seinen Anfängen an in irgendeiner Form differenziert sei. Das bedeutet, dass die ersten chemischen internen Unterschiede in der komplexen Differenzierung des erwachsenen Organismus sichtbar werden.

Häufige Fragen

Was ist die Morula?

Die Morula ist die Zellmasse, die durch die mitotischen Furchungsteilungen nach der Befruchtung entsteht. Ihre Zellen werden Blastomeren genannt.

Welche Organe entstehen aus dem Ektoderm?

Aus dem Ektoderm entstehen die Neuralröhre (Gehirn und Nerven), Knochen, sensorische Teile der Sinnesorgane, Haut, Nägel und Haare sowie die Nasen-, Mund- und Analmembranen.

Was ist der Unterschied zwischen holoblastischer und partieller Furchung?

Bei der holoblastischen Furchung teilt sich die gesamte Eizelle, typisch für oligolecithale und mesolecithale Eier. Bei der partiellen Furchung furcht sich nur der animale Pol, da der vegetative Pol dotterreich ist; das betrifft telolecithale Eier.