Forscher zeigen menschliche Zellen so detailliert wie nie zuvor

Während im Daoismus der menschliche Körper schon seit jeher als „kleiner Kosmos“ bezeichnet wird, zeigen Forscher nun in den bisher detailreichsten Einblicken in menschliche Zellen einen beeindruckenden Mikrokosmos.

Die beiden Wissenschaftler Even Ingersoll und Gaël McGill kreierten dabei dreidimensionale Modelle, die das Innenleben von Zellen darstellen. Dies gelang ihnen durch das Übereinanderlegen von Daten folgender Analysetechniken: Röntgenanalyse (XDR), Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und Cryo-Elektronenmikroskopie. Diese modernen Analysemethoden dienen dazu, Struktur und chemische Eigenschaften auf atomarer Ebene zu untersuchen.

Das Darstellen des Innenlebens menschlicher Zellen war aber nicht das einzige Ziel der Wissenschaftler. So wollten Ingersoll und McGill außerdem die bereits erforschten biochemischen Stoffwechselprozesse und Signalübertragungen zeigen.

Dafür kreierten sie die interaktive Plattform Digizyme™ Cell Signaling Technology (CST). Auf dieser sieht man nicht nur faszinierende Bilder von Zellstrukturen, sondern kann sich auch durch die einzelnen Bestandteile wie Proteine und Rezeptoren klicken. Zudem erhält der Besucher hier weitere Erklärungen über ihre chemischen Eigenschaften und Funktion in der Zelle.

Unzählige Bestandteile im menschlichen Mikrokosmos hängen und wirken zusammen. Foto: Mit freundlicher Genehmigung von Dr. Gaël McGill, Digizyme™ / Animation: Epoch Times

Vom ersten Blick zur Detailaufnahme

Die ersten bekannten Aufzeichnungen über wissenschaftliche Zellbiologie stammen von Robert Hooke aus dem Jahr 1665. In seinem Werk „Micrographia“ beschrieb er erstmals die zelluläre Struktur von Flaschenkork, die er mit einem einfachen Mikroskop mit zwei Linsen beobachtete. Er nannte die beobachtete Struktur auf Latein „cellulae“, was so viel bedeutet wie „kleine Kammer“ oder „Kämmerchen“.

Von dem hochkomplexen Innenleben dieser Kämmerchen, ihren unzähligen Funktionen und Bestandteilen konnte damals noch niemand ahnen.

Zeichnerische Darstellung der Zellstruktur von Flaschenkork aus Robert Hookes „Micrographia“ von 1664. Foto: gemeinfreies Werk

Im Laufe des 18. und 19. Jahrhundert erlangten die Menschen immer tiefere Erkenntnisse und verbesserten gleichzeitig die Mikroskope und Analysemethoden schrittweise. Bisher sind die Einblicke auf der Plattform Digizyme™ Cell Signaling Technology (CST) die bisher detailreichsten unserer Zeit. Doch es gibt noch viel mehr zu entdecken.

Während sich die Plattform vorerst auf einzelne Zellen und ihre Stoffwechsel- und Signalwege konzentriert, besteht der menschliche Körper eines Erwachsenen aus ungefähr 10¹⁴ Zellen. Dies sind anders ausgedrückt 100 Billionen oder 100.000.000.000.000 einzelne Zellen, die miteinander interagieren und so den Mikrokosmos des menschlichen Körpers bilden.

Ein Gedankenexperiment: Ist es wirklich ein Mikrokosmos?

Wenn man die Anzahl der Zellen im menschlichen Körper betrachtet und von 10¹⁴ Zellen ausgeht, könnte man von einem „kleinen“ Kosmos sprechen. Zum Vergleich: In unserem Milchstraßensystem gibt es geschätzt 100 Milliarden – also 10¹¹ Sterne.

Geht man jedoch um nur eine Ebene tiefer, also auf die Ebene der Atome, steigt die Zahl merklich. Zurzeit wird davon ausgegangen, dass der menschliche Körper aus 7 · 10²⁷ Atomen besteht. Das sind sieben Quadrilliarden – oder als ausgeschriebene Zahl 7.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

Detailreiche Bilder unserer Zellen in der atomaren Dimension gibt es bisher zwar noch keine, aber ob man angesichts dieser unvorstellbaren Zahlen wirklich von einem „kleinen“ Kosmos sprechen kann, bleibt fraglich.

Dieser Artikel erschien im Original auf nspirement.de unter dem Titel: „Forscher zeigen menschliche Zellen so detailliert wie nie zuvor“ (redaktionelle Bearbeitung ger)