Wie sich Zellen teilen

Bevor sich eine menschliche Zelle teilt, kopiert sie alle 46 Chromosomen, damit jede neue Zelle einen vollständigen Satz bekommt.

Aus einer Zelle werden zwei

Ein aufgeschürftes Knie heilt, weil sich Zellen neben der Wunde teilen und die Lücke füllen. Die Zelltheorie sagt, dass jede Zelle aus einer Zelle stammt, und diese Einheit zeigt, wie. Der Zellzyklus ist die geordnete Abfolge von Ereignissen, in der eine Zelle wächst, ihre DNA kopiert und sich in zwei genetisch identische Tochterzellen teilt. Er hat zwei Hauptphasen: die Interphase und die Mitosephase.

Interphase: die Vorbereitung

Eine Zelle verbringt den größten Teil ihres Lebens in der Interphase, die drei Abschnitte hat. In G1, der ersten Lücke, wirkt die Zelle unter dem Mikroskop ruhig, baut aber eifrig Material und Energievorräte auf. In der S-Phase, S für Synthese, kopiert sie jedes Chromosom. Jede Kopie bleibt an einer Stelle namens Centromer mit dem Original verbunden; die beiden Kopien heißen Schwesterchromatiden. In Tierzellen wird auch das Zentrosom kopiert. In G2, der zweiten Lücke, füllt die Zelle ihre Energievorräte wieder auf, bildet die Proteine, die sie zum Bewegen der Chromosomen braucht, und schließt ihre Vorbereitungen ab.

Nicht jede Zelle durchläuft den Zyklus immer weiter. Manche verlassen ihn und ruhen in einer Phase namens G0. Manche bleiben dort nur, bis sich die Bedingungen bessern oder ein Signal kommt. Andere, etwa ausgereifte Herzmuskelzellen und Nervenzellen, bleiben für immer in G0 und teilen sich selten oder nie.

Die Mitose in fünf Schritten

Die Mitosephase beginnt mit der Mitose, der Teilung des Zellkerns. Biologen unterscheiden fünf Stadien, obwohl die Zelle sie als einen durchgehenden Vorgang durchläuft. In der Prophase verdichten sich die Chromosomen und werden sichtbar, die Kernhülle beginnt zu zerfallen, das Kernkörperchen verschwindet, und die beiden Zentrosomen wandern zu entgegengesetzten Enden, während zwischen ihnen Spindelfasern wachsen. In der Prometaphase heften sich die Spindelfasern an jedem Chromosom an einem Proteinfleck namens Kinetochor an. In der Metaphase reihen sich alle Chromosomen quer in der Mitte der Zelle auf. In der Anaphase werden die Schwesterchromatiden auseinandergezogen, jede jetzt ein eigenes Chromosom, zu entgegengesetzten Polen, und die Zelle streckt sich. In der Telophase kommen die Chromosomen an den Polen an und entspiralisieren sich, und um jeden Satz bildet sich eine neue Kernhülle.

Das Cytoplasma teilen

Die Cytokinese teilt den Rest der Zelle. In einer Tierzelle zieht sich direkt unter der Membran ein Ring aus Aktinfilamenten wie ein Zugband um die Mitte zusammen. Er bildet eine Rinne, die Teilungsfurche, die sich vertieft, bis sich die Zelle in zwei Teile abschnürt. Eine Pflanzenzelle kann sich nicht abschnüren, weil sie eine feste Wand hat. Stattdessen sammeln sich Vesikel aus dem Golgi-Apparat in der Mitte, verschmelzen zu einer Struktur namens Zellplatte und wachsen nach außen, bis eine neue Wand die beiden Tochterzellen trennt. Teilt sich ein Zellkern, das Cytoplasma aber nicht, entsteht eine Zelle mit mehr als einem Kern.

Zählen hilft. Eine menschliche Körperzelle hat 46 Chromosomen. Nach der S-Phase hat sie immer noch 46 Chromosomen, aber jedes besteht aus zwei Schwesterchromatiden, es gibt also 92 Chromatiden. In der Anaphase trennen sich diese 92 Chromatiden, 46 gehen zu jedem Pol, und jede Tochterzelle hat am Ende 46 Chromosomen, genau wie die Mutterzelle. Ab 1879 färbte Walther Flemming sich teilende Zellen an und sah, wie sich die Chromosomen der Länge nach spalteten, und in seinem Buch von 1882 nannte er den ganzen Vorgang Mitose.