Jahrbuch der Max-Planck-Gesellschaft

Planarien eignen sich ideal zur Erforschung der Evolution von Regeneration: Manche Arten regenerieren aus kleinsten Gewebestücken den gesamten Körper, andere gar nicht. Vergleiche von 40 Arten zeigen, dass der Wnt-Signalweg Kopfregeneration hemmt, aber Eiproduktion fördert. Dies weist auf einen evolutionären Kompromiss hin: Begünstigt Selektion die Eiablage, nimmt Regenerationsfähigkeit ab; begünstigt sie asexuelle Vermehrung durch Körperzerreißen, bleibt starke Regeneration im Stammbaum erhalten.

Ein neuartiges Messverfahren nutzt die quantenmechanische Wechselwirkung freier Elektronen mit Lichtfeldern, um optische Felder auf der Nanometerskala zeitaufgelöst sichtbar zu machen. Ein Elektronenstrahl wird dabei an einer beleuchteten Nanostruktur moduliert und mit einem Referenzfeld überlagert. Aus der resultierenden Energieverteilung der Elektronen rekonstruiert die Methode den Lichtfeldverlauf und fungiert somit als „Quanten-Oszilloskop“.

Über eine Million Menschen stecken sich jährlich mit dem AIDS-Virus HIV an. Um eine Wirtszelle zu infizieren, muss dieses Virus nicht nur in die Zellen eindringen, sondern auch sein Erbgut in den Zellkern schleusen und in ein Chromosom einbauen. Wir haben entdeckt, dass sich das Kapsid des Virus im Verlauf seiner Evolution zu einem molekularen Transporter entwickelt hat. Dieser kann eine Verteidigungslinie des Zellkerns direkt durchqueren, die sonst vor eindringenden Viren schützt. Für die antiviralen Sensoren im Zytoplasma bleibt das HIV-Genom bei diesem Schmuggel praktisch unsichtbar.

Nur eine von drei Befruchtungen führt zu einer Geburt, denn viele Embryonen entwickeln sich nicht richtig, weil sie eine falsche Anzahl an Chromosomen tragen; sie sind aneuploid. Aneuploidie bei Embryonen ist eine der Hauptursachen für Fehlgeburten und Unfruchtbarkeit. Sie resultiert meist aus Fehlern bei der Chromosomenverteilung in der Eizelle, tritt aber auch früh im Embryo auf. Unsere Arbeiten zeigen, dass Aneuploidie oft schon entsteht, sobald sich das genetische Material beider Elternteile nach der Befruchtung vereinigt. Dies liegt an einem erstaunlich ineffizienten Prozess.