Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2017

Die schönsten Träume von Freiheit werden im Kerker geträumt.
(Friedrich Schiller)

27. Juli 2024

In unseren Zellen gibt es kleine "Organellen", über deren Existenz man erst seit der Erfindung des Elektronenmikroskops Bescheid weiß. Den Zellkern kennt man schon länger, die anderen Partikel wurden nach und nach entdeckt. Es gibt die Ribosomen, an denen die Proteine zusammengebaut werden, weiters Chloroplasten, in denen die Photosynthese der Pflanzen abläuft und dabei der Sauerstoff entsteht. Für die Pflanzen ist er ein Abfallprodukt, für Menschen und Tiere ist er lebensnotwendig.

Die Zelle enthält auch kleine Gebilde, die "Mitochondrien" (deutsch: fadenförmiges Körnchen). Das sind die Kraftwerke der Zelle. Es gibt ungefähr 1.000 bis 2.000 Mitochondrien pro Zelle. Sie finden sich besonders häufig in Zellen mit hohem Energieverbrauch, wie Muskelzellen, Nervenzellen und in weiblichen Eizellen. In den Mitochondrien läuft eine Serie biochemischer Reaktionen ab, die so genannte "Atmungskette". Das Verbrennen von Kohlenhydraten zum Zweck der Energieproduktion verläuft sehr langsam. Die Natur benötigt aber eine Art Munition, um Energie bei Bedarf sehr schnell freisetzen zu können. Das Hochleistungsmolekül, das in den Mitochondrien laufend erzeugt wird, heißt ATP (Adenosintriphosphat). Wenn die Zellatmung einem Lagerfeuer entspricht, dann ist das ATP die Munition für einen 44er Magnumrevolver.

Die Mitochondrien pflanzen sich unabhängig vom Rest der Zelle fort. Lange Zeit rätselten die Biologen, wie das zu verstehen ist. Heute gibt es keinen Zweifel mehr, dass die Mitochondrien das Resultat einer Fusion zweier verschiedener Zelltypen sind. Vor zwei Milliarden Jahren haben Zellen aus dem Reich der "Archaeen" (primitive Zellen, die es heute noch gibt) Bakterien geschluckt, die bereits die Kunst der Oxidation beherrschten. Aus diesem urzeitlichen Fressvorgang sind unsere heutigen Zellen mit ihren Kraftwerken entstanden.

Gene des Vaters vereinigen sich mit Genen des Mutterorganismus. Daraus entsteht eine neue Generation. Bei den Mitochondrien läuft es anders. Das Erbgut der Mitochondrien ist für Genetiker und Evolutionsbiologen deshalb von großem Interesse, weil es sich nicht an die Mendelschen Regeln hält. Mitochondrien werden nur über die Eizellen der Mütter weitergegeben, dadurch kommt es zu keiner Mischung mit väterlichem Erbgut. (Das genetische Gegenstück wäre das männliche Y-Chromosom.) Eine Analyse der Mitochondrien-Gene und ihrer Mutanten erbrachte einen Stammbaum des Homo sapiens, den man im Internet unter dem Suchbegriff "mitochondriale Eva" finden kann. Auch die Wanderbewegungen unserer Vorfahren kann durch die DNA der "Kraftwerke" besser nachgezeichnet werden, als es durch Fossilfunde jemals möglich wäre.

Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.