Was waren die herausragenden wissenschaftlichen Erkenntnisse und Entdeckungen in diesem Jahr? Und welche Durchbrüche haben besonderes Zukunftspotenzial? Jedes Jahr kurz vor Weihnachten küren die Redakteure und Herausgeber des Fachmagazins „Science“ ihre Top Ten des Jahres: Die Forschungsergebnisse und Entdeckungen, die sie für die bedeutendsten halten. Eines der zehn wählen sie dabei zum Durchbruch. In den vergangenen Jahren gehörten dazu die ersten Nachweise einer Neutronenstern-Kollision, der Nachweis von Gravitationswellen, aber auch die Genschere Crispr/Cas9.
Vom befruchteten Ei zum kompletten Organismus
In diesem Jahr steht ein Meilenstein in der Erforschung der Zellen und der Entwicklungsbiologie ganz oben auf der Liste – und ein Rätsel, das schon antike Gelehrte beschäftigte: Wie entsteht aus der befruchteten Eizelle der ganze komplizierte Körperapparat eines ausgewachsenen Lebewesens? Und was kontrolliert diese Entwicklung? Lange entzog sich dieses Mysterium auf Zellebene jeder Beobachtung, doch mit der Entwicklung moderner Analysetechnologien hat sich das geändert. Durch eine Kombination dreier Methoden ist es Wissenschaftlern inzwischen möglich, die Embryonalentwicklung eines Organismus Zelle für Zelle mitzuverfolgen. “Diese Technologien haben außergewöhnliche Filme hervorgebracht, die zeigen, wie einzelne Zellen zu den komplexen Geweben und Organen eines Tieres heranwachsen”, sagt Tim Appenzeller, leitender Redakteur von Science News.
Möglich wird dieser Durchbruch durch Analysemethoden, die zeigen, welche Gene zu welcher Zeit in den Zellen an- oder abgeschaltet werden. “Die Fähigkeit, Tausende von Einzelzellen zu isolieren und das genetische Material in jeder von ihnen zu sequenzieren, liefert uns einen Schnappschuss davon, welche RNA in diesem Moment in jeder Zelle produziert wird”, erklärt “Science”-Autorin Elizabeth Pennisi. “Dadurch können Forscher direkt sehen, welche Gene gerade aktiv sind.” Durch die Kombination dieser als “single-cell RNA-seq” bezeichneten Methode mit Technologien, durch die einzelne Zellen im Embryo markiert und verfolgt werden können, können Forscher quasi live beobachten, wie sich die Zellen zu Geweben zusammenfinden. Wissenschaftler haben so in diesem Jahr bereits die Embryonalentwicklung von Plattwürmern, einem Fisch, einem Frosch und weiteren Tieren entschlüsselt.
