Mit seinem albernen Lächeln und den gekräuselten Kiemen hat sich der Axolotl in die Herzen von Millionen von Menschen geschlängelt und ist zu einem beliebten Aquariumstierchen und einer Popkultur-Ikone in Videospielen, Kinderbüchern und Spielzeugläden geworden. Doch diese entzückende Salamanderart hilft Forschern auch dabei, ein ernstes medizinisches Rätsel zu lösen: Kann der menschliche Körper dazu gebracht werden, einen abgetrennten Arm oder ein Bein nachwachsen zu lassen?
Wissenschaftler wenden sich dem Axolotl zu, weil er ein Experte in Sachen Regeneration ist. Nach dem Verlust eines Gliedmaßes kann ein erwachsener Axolotl dieses neu nachwachsen lassen. In einer Studie, die am Dienstag in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, verwendeten Wissenschaftler genetisch veränderte Axolotls, die im Dunkeln leuchten, um die molekularen Grundlagen dieser erstaunlichen Eigenschaft zu verstehen.
Washington Post
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„Diese Spezies ist etwas Besonderes“, sagte James Monaghan, Biologe an der Northeastern University, der die Forschung leitete. Sie sind „wirklich zu Vorreitern einiger extremer Fähigkeiten geworden, die Tiere haben“. Obwohl Axolotls in Mexiko in freier Wildbahn vom Aussterben bedroht sind, werden sie seit dem 19. Jahrhundert in Laboren gehalten und untersucht.
Axolotl sind dafür bekannt, von Natur aus ewig jung zu bleiben
Im Gegensatz zu anderen Amphibien, wie Fröschen, durchlaufen Axolotl keine vollständige Metamorphose, sondern behalten bis ins Erwachsenenalter bestimmte jugendliche Merkmale wie äußere Kiemen und Schwimmhäute zwischen den Zehen, die sie für ihre menschlichen Bewunderer so seltsam niedlich aussehen lassen.
Die Spezies ist auch ein Comeback-König, der nicht nur verlorene Gliedmaßen, sondern auch Gewebe im Herzen, in der Lunge und sogar im Gehirn nachwachsen lassen kann. Das Erstaunliche daran ist, dass die für das Wachstum verantwortlichen Zellen irgendwie registrieren müssen, wo sie sich am Körper befinden, damit ein Körperteil nachwachsen kann. Bei einer Amputation am Oberarm müssen sie beispielsweise zuerst den Oberarm, dann den Unterarm und schließlich die Hand nachbilden. Bei einer Amputation am Unterarm müssen die Zellen hingegen wissen, dass sie nur den Unterarm und die Hand nachbilden müssen.
„Salamander sind seit Jahrhunderten für ihre Fähigkeit bekannt, Arme zu regenerieren“
James Monaghan, Biologe an der Northeastern University
„Eine der offenen Fragen, die dieses Forschungsgebiet wirklich beschäftigt, ist, wie ein Salamander weiß, was er nachwachsen lassen muss.“ Für ihre Studie untersuchten Monaghan und seine Kollegen ein winziges Molekül namens Retinsäure, das offenbar für diese sorgfältige Choreografie verantwortlich ist. Es handelt sich um ein Derivat von Vitamin A, das für seine regenerativen Fähigkeiten bekannt ist und mit dem in Hautpflegeprodukten enthaltenen Retinol verwandt ist. „Jeder, der 30 Minuten fernsieht, sieht eine Hautpflegewerbung mit Retinol“, sagte Monaghan.
Genetisch veränderte Axolotl leuchten, was eine Echtzeitverfolgung bei der Regeneration ermöglicht
Sein Team arbeitete mit Axolotl, die genetisch so verändert worden waren, dass ihr Gewebe in Gegenwart der Säure leuchtet, was eine Echtzeitverfolgung ermöglichte. Dann taten die Forscher im Namen der lebenswichtigen Wissenschaft etwas, das einigen Axolotl-Fans schockierend erscheinen mag: Sie trennten den Axolotl die Arme ab.
Monaghan sagte, sein Team habe die Axolotls vor dem Eingriff betäubt und ihren Gesundheitszustand genau überwacht. „Wichtig ist, dass sie nach der Amputation der Gliedmaßen keine Anzeichen von Schmerzen oder Stress zeigen, wie es bei Säugetieren der Fall wäre, und dass sie innerhalb weniger Wochen vollständig regenerieren“, sagte er.
Retinsäure scheint ein oder mehrere Gene in den Zellen zu aktivieren, die das Gliedmaßenwachstum regulieren
Als ihnen ein Medikament verabreicht wurde, das ein Enzym blockiert, das für den Abbau von Retinsäure verantwortlich ist, wuchsen den Axolotls die fehlenden Gliedmaßen falsch nach, wobei ein Oberarm dort spross, wo eigentlich ein Unterarm sein sollte. Eine Kontrollgruppe von Tieren, die das Medikament nicht erhielten, regenerierte sich normal. Die Arbeit legt nahe, dass Retinsäure wie ein GPS-Gerät funktioniert und den Zellen hilft, ihre Position zu bestimmen: Je höher die Konzentration der Säure, desto näher am Körperzentrum. Die Chemikalie scheint ein oder mehrere Gene in den Zellen zu aktivieren, die das Gliedmaßenwachstum regulieren.
„Wir sind zwar noch weit davon entfernt, menschliche Gliedmaßen zu regenerieren, aber diese Studie ist ein Schritt in diese Richtung“
Prayag Murawala, Assistenzprofessor am MDI Biological Laboratory in Maine
Murawalas Labor half Monaghan bei der Herstellung der gentechnisch veränderten Tiere, die in der Studie verwendet wurden, war aber ansonsten nicht an der Forschung beteiligt. „Ein besseres Verständnis des Genregulationskreislaufs ist unerlässlich, wenn wir dies beim Menschen nachbilden wollen“, sagte Murawala.
In Bezug auf die Regeneration menschlicher Gliedmaßen wies Monaghan darauf hin, dass jede Zelle bereits in ihrer DNA die Blaupause für den Wiederaufbau von Körperteilen enthält. „Wir alle haben die gleichen Gene“, sagte er. „Wir alle haben diese Gliedmaßen gebildet, als wir Embryonen waren.“ Die Frage ist nun, welche chemischen Signale die richtigen sind, um diese frühen Entwicklungsanweisungen beim Menschen nach der Geburt freizusetzen, so wie es Axolotl können.
Die Popularität des Axolotls stieg nach seinem Debüt im Videospiel „Minecraft“ im Jahr 2021 noch weiter
„Das ist eine der ältesten Fragen in der Biologie, aber auch eine der zukunftsweisendsten“, sagte er. Als Monaghan vor zwei Jahrzehnten mit seiner Forschung begann, „wussten die meisten Menschen nicht, was ein Axolotl ist“. Aber seit einem Jahrzehnt ist das Tier eine Obsession für Kinder, dessen Popularität nach seinem Debüt im Videospiel „Minecraft“ im Jahr 2021 noch weiter gestiegen ist.
„Es ist ein wenig surreal“, sagte er. „Man sieht Axolotls am Flughafen, Axolotls im Einkaufszentrum. Meine Kinder kommen ständig mit Axolotl-Spielzeug nach Hause, weil die Leute wissen, was ich mache.“
Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel stammt von unserem Partner, der Washington Post. Nach einer maschinellen Übersetzung wurde er von der Redaktion der Augsburger Allgemeinen geprüft. Hier finden Sie alle übersetzten Inhalte der Washington Post. Sie wollen noch mehr Inhalte unseres Partners lesen? Dann finden Sie hier die Abo-Angebote der Washington Post.
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