Entwicklungsbiologie

Ontogenese einfach erklärt: Entwicklungsbiologie Definition

Die biologische Entwicklung der Gesamtheit aller Organismen sowie auch die Entwicklung bestimmter Verwandtschaftsgruppen innerhalb des biologischen Stammbaums bezeichnet man als Phylogenese. Der Begriff beschreibt somit den Gegenpol der Ontogenese, die die Entwicklung von einzelnen Individuen einer Art beschreibt und auch als Individualentwicklung bezeichnet werden kann.

Forscher*innen der Entwicklungsbiologie befassen sich mit der Ontogenese vielzelliger Organismen auf verschiedenen Ebenen. Sie erforschen nicht nur die Entstehung und Ausdifferenzierung der Zellen, sondern auch sämtliche genetische und molekularbiologischen Abläufe im Rahmen der Entwicklung von vielzelligen Organismen.

Entwicklungsbiologie und Evolution

Die Entwicklungsbiologie befasst sich mit der Entstehung von Lebewesen ab dem Zellstadium der Zygote. Betrachtet man diese Prozesse im großen Ganzen, spricht man von evolutionärer Entwicklungsbiologie. Dabei wird der Einfluss der Individualentwicklung auf die Evolution von Organismen genauer betrachtet und in Relation gesetzt.

Bereits im 19. Jahrhundert war es für Charles Darwin klar, dass die Entwicklungsprozesse auf embryonaler Ebene eine wichtige Rolle für die Evolution spielen. Weil die Methoden zur genaueren Untersuchung von Vererbungsprozessen zu Darwins Lebzeiten allerdings noch nicht ausgereift waren, richtete er den Fokus seiner Arbeit, insbesondere auf spezifische Evolutionsfaktoren, wie die natürliche Selektion.

Entwicklungsbiologie – Fortpflanzung

Bei der sexuellen (geschlechtlichen) Fortpflanzung im Rahmen der Entwicklungsbiologie, entwickelt sich die befruchtete Eizelle aus den beiden Geschlechtszellen, die durch Meiose entstanden sind. Diese Art der Fortpflanzung trifft auch auf uns Menschen zu, genauer gesagt die zweigeschlechtliche Fortpflanzung, da sich das Erbmaterial von zwei Individuen verschiedener Geschlechter miteinander kombiniert wird.

Die ungeschlechtliche asexuelle (ungeschlechtliche) Fortpflanzung kommt bei einigen Tieren und bei Pflanzen vor, wobei es nicht zu einer Rekombination kommt und die Nachkommen genetisch identisch sind. Dies ist sowohl ein Vorteil als auch ein Nachteil, denn durch die fehlende Rekombination bleiben zwar vorteilhafte Genkombinationen erhalten, es wird aber auch verhindert, dass neue vorteilhafte Kombinationen entstehen können.

Embryonalentwicklung

Man kann diesen Zeitraum in der Entwicklungsbiologie auch als Embryonalperiode bezeichnen, die sowohl bei Säugetieren, als auch beim Menschen relativ ähnlich abläuft. Die menschliche Entwicklung des Embryos von der Zygote bis zur Blastozyste erfolgt in einem Zeitraum von ca. 16 Tagen. Bereits nach 5–6 Tagen erfolgt die Einnistung des Zygote in die Gebärmutterschleimhaut. Das Embryonalstadium beginnt dann, wenn sich die Chorionzotten ausbilden und eine Verbindung zum Blutkreislauf der Mutter hergestellt wird.

Fetogenese

Ab der 10. Woche spricht man von Fetalperiode, weil der Embryo ab der 8. Woche bereits als Fetus bezeichnet werden kann. Bereits ab der 28. Woche ist der Fetus dann lebensfähig und mit voll funktionsfähigen Lungen ausgestattet, sodass er theoretisch schon als Frühgeburt überleben könnte. Ab der 33. Woche, also dem 9. Monat bereitet sich der Fetus langsam auf die Geburt vor, indem er tiefer in das mütterliche Becken absinkt.

Künstliche Befruchtung

Wenn eine natürliche Schwangerschaft nicht möglich ist, kann auf die künstliche Befruchtung zurückgegriffen werden. Bei einer künstlichen Befruchtung wird bei der sogenannten Intrauterinen Insemination zum Zeitpunkt des Eisprungs bei der Frau, die Spermienflüssigkeit des Mannes mit einem Katheter in die Eileiter oder die Gebärmutter eingebracht.

Eine weitere Möglichkeit der künstlichen Befruchtung ist die In-vitro-Fertilisation, bei der die Befruchtung außerhalb des Körpers stattfindet. Durch Hormone wird bei der Frau eine Eizellenreifung ausgelöst und die reifen Zellen anschließend entnommen. Durch das Zusammenbringen von Eizellen und Spermien (im Reagenzglas), kann dort schließlich spontan eine Befruchtung stattfinden.

Entwicklungsbiologie – Stammzellen

Grundsätzlich können sich Stammzellen unendlich oft teilen, da sie sich über die Mitose vermehren. Die Lebensdauer aller Körperzellen ist nur begrenzt und es müssen kontinuierlich neue Zellen gebildet werden, daher fungieren die Stammzellen als eine Art Vorläuferzellen. Das bedeutet, dass sie sich in den entsprechenden Organen befinden und dort zu einem bestimmten Zelltyp heranwachsen (zum Beispiel zur Muskel- oder Nervenzelle). Im Knochenmark werden permanent neue Blutzellen produziert, weshalb dort auch besonders viele Stammzellen zu finden sind.