Die Menschen Macher

Sehnsucht nach Unsterblichkeit

Hans-Günter Gassen, Sabine Minol

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2012
• ISBN:
  9783527640928
• Auflage: 1
• Thema: Naturwissenschaften
• Thema: Chemie

Es ist wahrscheinlicher geworden, dass wir zu "MenschenMachern" werden. In ihrem Buch widmen sich Hans-Günter Gassen und Sabine Minol diesem faszinierenden Thema, das uns alle angeht. Sie erörtern die Einzigartigkeit des Menschen und den Widerstreit von Schöpfung und Evolution. Sie führen ein in die fantastische Welt der Literatur? von Shelleys Frankenstein bis zum Sandmann von E.T.A. Hoffmann. Sie berichten von Cyborgs und Robotern. Der große Bogen endet mit der Darstellung aktueller Problematiken wie der des Klonens von Lebewesen, aber auch der der Behandlung von Unfruchtbarkeit.

Die Zeugung im Reagenzglas

Erst seit der Erzeugung des geklonten Schafs Dolly und der Möglichkeit, Menschen durch biologische Techniken genetisch identisch zu reproduzieren, ist der Begriff Klonen in den allgemeinen Sprachgebrauch gelangt. Dabei ist Klon, das griechische Wort für Zweig, in der Pflanzenzüchtung ein schon lange genutzter Fachbegriff für eine ungeschlechtliche Vermehrung von Nutzpflanzen über Stecklinge. Solche Verfahren sind z.B. bestens bekannt vom Kartoffelanbau, wo man eben keinen Samen in die Erde bringt, sondern Kartoffelhälften. Einen Klon stellen auch eineiige Zwillinge dar, denn sie haben identische Erbanlagen.

Die fast dramatisch zu nennenden Fortschritte in der Reproduktionsbiologie haben in der Bevölkerung zu Recht die Angst aufkommen lassen, dass mit diesen Techniken Missbrauch getrieben werden kann. Die Vorstellungen von einer Armee aus geklonten Soldaten oder einer Schulkasse aus lauter »Einsteinen« ist natürlich übertrieben, aber sie spiegelt die Sorge der Bevölkerung wider, die Anfänge einer Entwicklung zu dulden, die, einmal zur Mode geworden, dann nicht mehr umkehrbar ist. Weil das »Menschenmachen« ein nicht ausrottbarer Traum des Homo faber ist, sollten wir uns darauf einstellen, dass es trotz aller Verbote und Erklärungen von Wissenschaftlern zu ethischem Verhalten, kein »bis hierhin und nicht weiter« geben wird.

Nun existiert in der Bevölkerung die Vorstellung, dass jene »schrecklichen« Techniken wie das Klonen von Tier und Mensch ein Produkt des 21. Jahrhunderts seien. Dem ist aber nicht so. Schon vor Jahrhunderten versuchten Philosophen und Forscher der elementaren Frage der Entwicklungsbiologie nachzugehen, wie aus ungeformter Materie schrittweise ein komplexes Lebewesen, ein Embryo entstehen kann. Die Ergründung dieses Entwicklungsverlaufs und die Suche nach Faktoren, die die embryonale Differenzierung beeinflussen oder steuern, führten zu Versuchen zum Klonen von Tier und Mensch und zu den technischen Möglichkeiten der Reproduktionsmedizin, die Befruchtung im Reagenzglas durchzuführen.

Wissenschaftliche Erkenntnis durchläuft immer zwei Phasen: Ein Zeitraum der Eklipse und der Nichtbeachtung – der Jahrhunderte andauern kann – wird in einigen Fällen gefolgt von einer Phase der Anwendung und damit der kommerziellen Nutzung. Erst wenn Menschen mit Neuem konfrontiert werden, wenn sie persönlich – gut oder schlecht – von den Fortschritten der Wissenschaften betroffen sind, beginnt die Phase der ethischen Reflexion der Folgen. Dann handelt es sich oft aber nur um ein »Nachkarren«; der Zug hat sich längst in Bewegung gesetzt und ist trotz aller guten Absichten nicht mehr aufzuhalten.

Wie auf natürliche Weise ein Mensch entsteht

Trotz der Fortschritte in der Reproduktionsmedizin, durch die die Befruchtung einer Eizelle mit Samenzellen im Reagenzglas möglich wurde, sind es nach wie vor die biologischen Vorgänge im weiblichen und männlichen Körper, die den entscheidenden Beitrag zur Entstehung von neuem Leben leisten. Der Mann ist dazu konzipiert, die männlichen Geschlechtszellen (Spermien) zu produzieren, zu speichern und zu übertragen. Die Frau stellt die Eizellen, speichert sie, und alle nach der Befruchtung folgenden embryonalen und fötalen Vorgänge, d.h. die ganze Entwicklung, laufen in ihrem Körper ab. Häufig wird in Publikationen und Redebeiträgen der Eindruck erweckt, dass es mit der Kombination von Reagenzglasbefruchtung und künstlicher Gebärmutter in Zukunft möglich sei, die intrauterine Entwicklung eines Kindes artifiziell ablaufen zu lassen. Die folgenden Erläuterungen zum biologischen Verlauf einer Schwangerschaft sollen zeigen, dass die Wissenschaft von einer ausschließlich technischen Reproduktion des Menschen noch weit entfernt ist.

Der weibliche Zyklus – Eizellreifung und Eisprung

Der Zyklus und die Geschlechtsreifung beginnen bei der Frau um das 11. Lebensjahr, mit der Menopause im Alter von 47–52 Jahren enden die monatlichen Zyklen, wenn in den Eierstöcken nicht mehr ausreichende Mengen der Sexualhormone Östrogen und Progesteron erzeugt werden. Im Gegensatz zum Mann werden bei der Frau während ihres Lebens keine Geschlechtszellen mehr neu gebildet, sie ist bereits von Geburt an mit einem lebenslangen Vorrat ausgestattet. Von den Vorstufen der Eizellen, den Oozyten, sind etwa 600.000 vorhanden, davon reifen aber während der fruchtbaren Zeit im Leben der Frau nur etwa 400 heran.

Jeden Monat, zwischen zwei Monatsblutungen, reift an einem der beiden Eierstöcke eine Eizelle (Oozyte) in seinem Follikel (Eibläschen) heran. Der Zyklus beginnt am ersten Tag der Monatsblutung. Schon im Vorzyklus entwickeln sich bereits mehrere dieser Follikel in Vorbereitung auf den nächsten Monat. Meist gelangt nur einer dieser Follikel zur vollen Reife und die anderen verkümmern.

Die Entwicklung der Eizellen in den Eierstöcken wird durch bestimmte Hormone ausgelöst und beginnt etwa ab dem achten Lebensjahr. Es gibt drei Orte, an denen die Hormone produziert werden, die den weiblichen Zyklus steuern: die Eierstöcke, die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und der Hypothalamus. Letzterer ist das übergeordnete Zentrum, das die anderen Organe steuert. Von ihm wird in regelmäßigen Pulsen der so genannte gonadotropinfreisetzende Faktor (GRF) ausgeschüttet. Über die Abstände der Hormonfreisetzung (Pulsfrequenz) und ihre Stärke (Pulsamplitude) wird der Hormonhaushalt der darunter liegenden Hirnanhangsdrüse gesteuert. Die Hirnanhangsdrüse produziert eine Vielzahl von Hormonen, die andere Organe in ihrer Funktion beeinflussen. Für den weiblichen Zyklus sind nur zwei dieser Hormone von wesentlicher Bedeutung: das follikelstimulierende Hormon (FSH) und das eisprungauslösende Hormon LH (luteinisierendes Hormon). LH und FSH werden durch das Blut zu den Eierstöcken transportiert. LH löst in den Eierstöcken die Bildung und Freisetzung von Progesteron aus. Dieses Hormon fördert das Wachstum der Geschlechtsorgane und startet die periodischen Veränderungen, die den Menstruationszyklus begleiten.

Das FSH stimuliert das Wachstum des Eibläschens im Eierstock und die Ausreifung der Eizelle. Mit zunehmender Größe werden von dem Follikel als drittem Ort der Hormonproduktion Östrogene gebildet, die ihren höchsten Spiegel im Blut zur Zyklusmitte hin erreichen, zu einem Zeitpunkt, der meist dem 14. Tag nach Blutungsbeginn entspricht und zu dem das Eibläschen seine maximale Größe erreicht hat. Voll ausgereift ist das Eibläschen zwei Zentimeter groß und gefüllt mit Flüssigkeit, in der sich die Eizelle befindet.

Links: Die Eizellreifung und der Eisprung in den Eierstöcken werden durch Hormonegesteuert. Der gonadotropinfreisetzende Faktor (GRF) des Hypothalamus löst in der Hirnanhangsdrüse die Bildung des follikelstimulierenden Hormons (FSH) aus, das zur Bildung von Östrogen in den Eierstöcken führt. Das luteinisierende Hormon (LH) führt zur Ovulation. Die leere Follikelhülle wird zum Gelbkörper, der das Gelbkörperhormon (Progesteron)produziert.

Rechts: Die Samenbildung in den Hoden wird durch Hormone des Gehirns angeregt. Der im Hypothalamus hergestellte gonadotropinfreisetzende Faktor (GRF) löst die Ausschüttung der Hormone LH (luteinisierendes Hormon) und FSH (follikelstimulierendes Hormon) in der benachbarten Hirnanhangsdrüse aus. Diese gelangen mit dem Blutstrom zu den Hoden, wo sie die Produktion von Samen und des männlichen Geschlechtshormons Testosteron anregen. Aus:

Der hohe Östrogenspiegel wird von der Hirnanhangsdrüse durch einen Rückkopplungsmechanismus registriert und es wird ein steiler Anstieg des LH zur Auslösung des Eisprungs (Ovulation) bewirkt. Der gereifte Follikel öffnet sich und entlässt die Eizelle mit der Flüssigkeit. Der Eileiter hat sich zu diesem Zeitpunkt dem Eibläschen schon angenähert und nimmt die Eizelle auf. Durch die Muskeln des Eileiters und durch feine Härchen an seiner Innenwand wird die Eizelle in Richtung Gebärmutter transportiert.

Nach dem Eisprung kommt es zur Umbildung des gesprungenen Eibläschens. Die Überreste des Follikels im Eierstock werden zum Gelbkörper, der neben Östrogen auch Progesteron bildet, das die Gebärmutterschleimhaut für die Aufnahme und Versorgung der befruchteten Eizelle vorbereitet. Nistet sich der Embryo ein, dann wird das Schwangerschaftshormon (humanes Choriongonadotropin) hCG gebildet, das wiederum den Gelbkörper stimuliert, und die Gebärmutterschleimhaut bleibt erhalten. Somit wird auf hormonellem Weg die optimale Umgebung für den Embryo geschaffen. Wird die Eizelle nicht befruchtet, stellt der Gelbkörper seine Hormonproduktion wieder ein, der Östrogen- und Progesteronspiegel im Blut sinkt. Die Gebärmutterschleimhaut löst sich ab und wird zusammen mit Schleim und Blut ausgeschieden.

Die Konzentrationen der Eierstockhormone Östrogen und Progesteron werden durch einen Rückkopplungsmechanismus im Körper registriert und über den Hypothalamus wird die Abgabe der Hirnanhangsdrüsenhormone LH und FSH variiert. So führt beispielsweise die Erhöhung des Östrogenspiegels im Blut zu einer verminderten Abgabe von LH aus der Hirnanhangsdrüse.

In der folgenden Tabelle sind die Produktionsorte und Wirkungsweisen der genannten Hormone zusammengefasst.

Herkunft und Wirkung weiblicher Hormone.

Hormon	Ort der Produktion	Wirkung
GRF	Hypothalamus	stimuliert die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) zur Hormonproduktion fördert das Wachstum der Geschlechtsorgane, löst den Eisprung aus und stimuliert den Gelbkörper stimuliert das Follikelwachstum im Eierstock und die Reifung der Eizelle baut die Gebärmutterschleimhaut auf bereitet die Gebärmutterschleimhaut auf die Einnistung des Embryos vor und erhält die Schwangerschaft stimuliert das schwangerschaftserhaltende Gelbkörperhormon
LH	Hirnanhangsdrüse (Hypophyse)
FSH	Hirnanhangsdrüse (Hypophyse)
Östrogen	Follikel
Gelbkörperhormon	Follikel nach dem
Progesteron	Eisprung (Gelbkörper)
hCG	Embryo

Die Spermienproduktion und -funktion

Die Samenzellen werden in den Hoden in einer Menge von über 100 Millionen pro Tag gebildet. Die Entwicklung eines Samenfadens bis zur endgültigen Reife und dem Verlassen des Hodens beträgt etwa drei Monate.

Die Produktion der Spermien im Hoden wird ebenfalls durch ein fein gesteuertes Zusammenwirken von Hormonen ausgelöst und beginnt in der Pubertät. Die ersten Pubertätszeichen werden bei Jungen im Alter von 13–15 Jahren erkennbar, ausgelöst wie bei der Frau durch die Hormone LH und FSH der Hirnanhangsdrüse. Diese üben beim Mann ihren fördernden Einfluss auf die Hoden (Testes) aus, um Testosteron, das bedeutendste männliche Geschlechtshormon, zu produzieren. Das Hormon stößt die Spermienbildung in den Hoden an und fördert die Entwicklung der männlichen Geschlechtsorgane. Das FSH bewirkt die Reifung der Spermien in den Hodenkanälchen und das LH die Bildung von Testosteron im Gewebe zwischen den Orten der Spermienproduktion, den so genannten Leydig-Zellen.

Wie bei der Frau wirkt über einen Rückkopplungsmechanismus die Blutkonzentration des Testosterons steuernd auf die Tätigkeit des Hypothalamus und damit die Abgabe von LH und FSH aus der benachbarten Hirnanhangsdrüse. Ein Testosteronanstieg im Blut hemmt die Produktion von GRF im Hypothalamus, so dass die Ausschüttung von LH durch die Hypophyse verringert wird. Mit dem Absinken des Testosteronspiegels wird die Produktion des GRF sowie von LH angeregt, was wiederum die Tätigkeit der Zwischenzellen im Hoden anregt, um Testosteron zu bilden.

Nach ihrer Ausreifung treten die nunmehr funktionsfähigen Spermien in den Nebenhoden ein, wo sie bis zum nächsten Samenerguss verweilen. Bei dieser so genannten Ejakulation wird aus den Samenbläschen und der Prostata Sekret ausgestoßen, das sich mit den Spermien vermengt und zusammengenommen als Ejakulat bezeichnet wird. Die Sekrete dienen der Ernährung der Samenzellen und fördern ihre Eigenbewegung.

Die Befruchtung der Eizelle

Das Ejakulat wird beim Geschlechtsverkehr im hinteren Scheidengewölbe, direkt vor den Gebärmutterhals deponiert. Im weiteren Verlauf steigen die Spermien auf und passieren den Gebärmutterhals, die Gebärmutterhöhle und gelangen schließlich in die Eileiter. Der Gebärmutterhalskanal übernimmt dabei zwei wichtige Funktionen. Zum einen werden die Spermien von den Sekreten der Prostata und der Samenbläschen befreit und zum anderen dient die vielfach gefältelte Schleimhaut als »Vorratslager« für die Samenfäden, die dann im Verlauf von bis zu drei Tagen freigesetzt werden.

Der Weg durch Gebärmutterhals und -höhle wird von den Samenfäden nicht, wie häufig fälschlicherweise angenommen, durch Eigenbewegung zurückgelegt. Vielmehr weist die Gebärmutter eine Eigenbewegung auf, die die Spermien bis an den Ort der Befruchtung transportiert.

Von oftmals mehr als 100 Millionen Samenfäden gelangen letztlich meist weniger als 1000 an den Befruchtungsort im weiten Teil des Eileiters. Die Befruchtung der Eizelle setzt allerdings eine gute Beweglichkeit des Spermiums voraus. Unter Auflösung eines Teils der Eizellmembran wird es in die Eizelle aufgenommen und gibt dort sein Erbgut ab. Nicht immer kommt es dadurch zu einer Befruchtung der Eizelle, d.h. nicht immer entsteht ein teilungsfähiger Embryo, der sich schließlich einnisten kann.

Während der Befruchtung verschmelzen die Membranen beider Keimzellen miteinander, der Zellkern der Samenzelle dringt in die Eizelle ein und veranlasst diese, sich zu teilen und das Entwicklungsprogramm zu starten. Jedes Ei wird jeweils nur von einem der vielen Spermien befruchtet. Das Eindringen des Spermiums aktiviert in der Eizelle einen Blockademechanismus, der das Eindringen weiterer Spermien verhindert. Dies ist wichtig, da mit jedem weiteren Spermium zusätzliche Chromosomensätze in die Eizelle gelangen würden, was zu einer so genannten Polyspermie und damit zu einer anomalen Entwicklung führen kann.

Die Entwicklung des Embryos

Durch die Fusion der Ei- und Samenzelle wird die Zygote mit dem kompletten Chromosomensatz ausgestattet und enthält damit das mütterliche und väterliche genetische Material zur Entwicklung. Die in unserer DNS enthaltenen genetischen Blaupausen stellen die grundlegenden Instruktionen bereit, die aus einer einzelnen Zelle ein Lebewesen werden lassen.

Innerhalb von ca. 30 Stunden nach der Befruchtung erfolgt die erste Teilung der Zygote in zwei Tochterzellen. Während die befruchtete Eizelle durch den Eileiter Richtung Gebärmutter wandert, macht sie in den nächsten drei bis vier Tagen eine Reihe rasch aufeinander folgender Zellteilungen durch, ein Prozess, den man Furchung nennt. Aus der großen Zygote entsteht so eine kompakte Kugel aus etwa 16 Zellen, die aussieht wie eine Maulbeere und deshalb als Morula (aus dem lateinischen morum für Maulbeere) bezeichnet wird. Diese tritt am vierten Tag in die Gebärmutterhöhle ein. Mit zunehmender Zellteilung dringt Flüssigkeit aus der Gebärmutterhöhle in das Innere der Morula ein und drängt die Zellen auseinander. Am fünften bis sechsten Tag verflachen sich die Zellen und die mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume fließen mehr und mehr zusammen, so dass sich die Morula zu einem flüssigkeitsgefüllten Keimbläschen entwickelt, der Blastozyste. Im Blastozystenstadium lassen sich nun zwei Zelltypen abgrenzen. Eine äußere Zellschicht, der so genannte Trophoblast (vom griechischen Trophe für Ernährung), aus dem sich später Plazenta, Nabelschnur und Dottersack bilden, und eine zentral liegende Zellschicht, die man als innere Zellmasse oder auch als Embryoblast bezeichnet, da aus ihm der menschliche Embryo hervorgeht. Die Zellen des Embryoblasten sind pluripotent, d.h. sie sind unbegrenzt vermehrungsfähig und aus ihnen können alle ca. 210 Zelltypen des Menschen entstehen. Ab dem sechsten Tag nach der Befruchtung nistet sich die Blastozyste in die Gebärmutterschleimhaut ein und es beginnt eine massive Neuordnung der Zellen. Die innere Zellmasse teilt sich nun sehr schnell, und bis zur dritten Schwangerschaftswocheentwickelt sich die Blastozyste zu einer Keimscheibe. Die Keimscheibe besteht aus drei Zellschichten, dem Ektoderm, dem Mesoderm und dem Entoderm, weshalb man sie auch als dreikeimblättrig bezeichnet. Aus diesen drei Keimblättern gehen in der vierten bis achten Woche der Embryonalentwicklung alle Organe und Gewebe des Embryos hervor. Die Zellen des Entoderms reifen dann zu Zelltypen heran, die die Lunge, Luftröhre, Bronchien und den Magen-Darm-Trakt auskleiden sowie Leber, Bauchspeicheldrüse, Schilddrüse, Thymus, Harnröhre und Harnblase bilden. Aus dem Mesoderm gehen die Muskeln, Knochen, das Lymphgewebe, die Blutzellen, Herz, Lunge und der Urogenitaltrakt einschließlich der Keimdrüsen hervor. Das Ektoderm bildet neben Haut, Nägeln, Haaren, Linsen, Auskleidung der Ohren, Nase, Mund, Anus, Milchdrüsen, Stirnhöhle und Hypophyse auch alle Teile des Nervensystems. Die Zellen jedes Keimblattes teilen sich, schwärmen aus, lagern sich zusammen und differenzieren sich zu den verschiedenen Organsystemen.

Die ersten Ereignisse der embryonalen Entwicklung des Menschen. Die befruchtete Eizelle (Zygote) enthält das gesamte genetische Material in Form der DNS zur Entwicklung des Menschen...

Inhaltsverzeichnis

• titelseite
• Erlebnis Wissenschaft bei WILEY-VCH
• Titel
• Impressum
• Inhaltsverzeichnis
• Danksagung
• Einführung in das Thema »Die Menschenmacher«
• Warum ist der Mensch ein einzigartiges Wesen?
• Der künstliche Mensch in Religion und Mythos
• Die ungezügelte Phantasie der Literaten
• Grenzgänger zwischen Geistes- und Naturwissenschaften
• Denkmäler, Puppen und Gartenzwerge
• Der Beitrag der Ingenieure zum Menschenmachen
• Die Zeugung im Reagenzglas
• Nachwort
• Index