Bei der Entwicklung eines Lebewesens sind Achsen wichtige Orientierungspunkte: Wo ist oben, unten, wo ist vorne und hinten? Auch die rechte und linke Seite eines Organismus werden über eine solche Achse definiert. Meist spiegeln sich die beiden Seiten, und doch muss die Symmetrie bei der Entwicklung eines Embryos auch immer wieder gebrochen werden: Unser Äußeres etwa ist entlang der Rechts-/Links-Achse gespiegelt, die Organe im Inneren hingegen sind überhaupt nicht symmetrisch angeordnet.
Die Arbeitsgruppe von Stephan Grill hat dieses Phänomen nun im Fadenwurm Caenorhabditis elegans genauer beleuchtet und den Mechanismus identifiziert, der die Symmetrie bricht: Ein feines Netzwerk aus Aktin, das knapp unterhalb der Zellmembran liegt, nutzt kleine molekulare Motoren und erzeugt so eine schraubende Bewegung – spiegelsymmetrische Rotationen. Diese Drehungen lösen Materialflüsse aus, die schließlich die Recht-/Links-Achse der Zelle in eine Schieflage bringen – dadurch entwickeln sich die betroffenen Zellen asymmetrisch. Dieser Vorgang geschieht sehr früh in der Entwicklung, nämlich schon zu dem Zeitpunkt, an dem der Embryo aus nur vier Zellen besteht.
Sundar Ram Naganathan, Sebastian Fürthauer, Masatoshi Nishikawa, Frank Jülicher, Stephan W Grill: Active torque generation by the actomyosin cell cortex drives left-right symmetry breaking
eLife, 17. Dezember 2014