Meister der Selbstheilung
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Planarien

Meister der Selbstheilung

Planarien können verlorenes Gewebe nachbilden. Diese verblüffende Fähigkeit zur Regeneration macht die Strudelwürmer zu Lieblingstieren der Wissenschaft.

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Planarien wie die hier gezeigte Art Schmidtea mediterranea sind bis zu 15 Millimeter lange, im Wasser lebende Strudelwürmer. Sie sind extrem widerstandsfähig und können lange Hunger­perioden überstehen. Noch bemerkenswerter ist aber ein anderes Phänomen: Der Körper der Planarie kann sich aus kleinen Stückchen komplett regenerieren.

Diese Fähigkeit beruht auf undifferenzierten, wandlungsfähigen Stammzellen, sogenannten Neoblasten, aus denen sich jedes Körpergewebe bilden kann. Bei den meisten anderen Tieren und auch beim Menschen finden sich solche ­Zellen nur im frühen Embryonalstadium. Bei ­ausgewachsenen Planarien sind rund 30 Prozent aller Zellen Stammzellen. Biologen untersuchen die Regeneration von ­Planarien, um die Neu­bildung von Organen und die Wundheilung besser zu verstehen.

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Das grösste Organ der Planarie ist der blind ­endende Darm, der den ganzen Körper durchzieht. Weil der Wurm über keine Blutgefässe ­verfügt, muss der Darm auch die Nährstoff­verteilung übernehmen. Deshalb ist er weit ­verzweigt. Die Mundöffnung liegt am Bauch.

Das Nerven­system besteht aus einem Zentralnervensystem und einem ­Nervennetz. Mehrere Nervenzell­knoten im Kopfbereich übernehmen die Funktion des «Gehirns». Planarien sind ­Zwitter und ­besitzen sowohl weibliche als auch männliche Geschlechtsorgane.

Die Stammzellen sind im ganzen Körper verteilt. Wird eine Planarie verletzt, wandern sie zur Wundstelle und bilden durch rasche Vermehrung Gewebe und Organe nach (siehe Experimente 1 bis 5). Botenstoffe aktivieren jene Gene der Stammzelle, die für das zu ersetzende ­Gewebe nötig sind. Auch die asexuelle Fortpflanzung, die alternativ zur sexuellen Fortpflanzung möglich ist, funktioniert durch Teilung.

Die Fähigkeit der Planarie, sich nach einer ­Teilung zu regenerieren, wurde schon im Jahr 1766 entdeckt und untersucht.

Schneidet man eine Planarie entzwei, wird je nach Schnittebene (a oder b) der Kopf oder der Schwanz ersetzt. Klebt man zwei Köpfe oder zwei Schwänze zusammen, kommt es nicht zur Regeneration.
Schneidet man einen ­Gewebeabschnitt (1, 2 oder 3) aus der ­Planarie, entwickelt sich unabhängig von der Region des Schnitts wieder ein komplettes Indivi­duum aus dem Gewebe.
Bei einem senkrechten Schnitt bilden sich entlang der Schnittkante die fehlenden Hälften von Kopf und Darm (a). Selbst ein seitliches Fragment ohne Kopfreste kann einen Kopf an der Vorderseite regenerieren (b).

Bei Nahrungsmangel können Planarien ihr ­eigenes Gewebe verwerten, wobei sie bis auf ­einen Zehntel ihrer ursprünglichen Grösse schrumpfen können. Die zum Überleben des ­Organismus unabdingbaren Organe wie Darm, Ausscheidungs­organe, Nerven-, Muskel- und Hautzellen sowie die Sinnesorgane werden ­zunächst verschont. Unter Wahrung ihres ­inneren Aufbaus und ihrer Form können aber auch sie bis auf einen Bruchteil ­ihrer Grösse schrumpfen. Füttert man die Planarien wieder, regenerieren sie sich und wachsen bis zu ihrer ursprünglichen Grösse.

Wenn ein Gewebe­abschnitt (1) während der anlaufenden Regeneration noch einmal zerteilt wird (c), bildet sich aus den zwei Teilstücken je ein ganzes Tier (1L, 1R).
Wird ein Gewebeabschnitt (2) entfernt und legt man die verbleibenden Enden (1 und 3) zusammen, bildet sich der fehlende Mittelteil neu. Die nachwachsenden Zellen fügen sich in schon vorhandene ­Nervennetze wie Gehirn und Darm ein.

In Experimenten konnte gezeigt werden, dass sich Planarien in gewissen Fällen aus einer ­einzelnen Stammzelle regenerieren. Forscher übertrugen dafür einzelne Stammzellen in Tiere, die nach einer radioaktiven Bestrahlung selber keine teilungsfähigen Zellen mehr besassen. Die übertragenen Keimzellen vermehrten sich in 7 von 130 Fällen und ersetzten sämtliches ­Gewebe, so dass das Tier am Leben blieb.

Quellen: Peter W. Reddien u.a. in «Annual Review of Cell and Developmental Biology» (2004), Peter w. Reddien u.a. in «Developmental Cell» (Mai 2005)

Infografik: Marina Bräm

Veröffentlicht am 30. März 2012