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04.04.2007
   Das Lebewesen mit den wenigsten Chromosomen...
 


...ist der Pferdespulwurm (Ascaris megalocephala univalens)mit zwei Chromosomen pro Körperzelle. Der Mensch hat 46 Chromosomen, der Koboldmaki 80, der Hund 78, eine Weinbergschnecke 54, ein Alligator 32, das einzellige Augentierchen (Euglena) hat sogar ca. 200 Stück.
Selbst ein Champignon hat noch 8 Chromosomen, eine Stechmücke 6. Damit ist der Pferdespulwurm das Lebewesen mit den wenigsten Chromosomen.

Chromosomen (von griechisch: χρῶμα =Chroma, „Farbe“ und σῶμα = Soma, „Körper“, also „Farbkörper“) sind Strukturen, die Gene und damit Erbinformationen enthalten. Sie bestehen aus DNA, die mit vielen Proteinen verpackt ist. Diese Mischung aus DNA und Proteinen wird auch als Chromatin bezeichnet.

Chromosomen kommen in den Zellkernen der Zellen von Eukaryoten (Lebewesen mit Zellkern) vor, zu denen alle Tiere, Pflanzen und Pilze gehören. Prokaryoten (Lebewesen ohne Zellkern), also Bakterien und Archaeen, besitzen keine Chromosomen im klassischen Sinn, sondern ein oder mehrere, meist zirkuläre DNA-Moleküle, die manchmal als „Bakterienchromosom“ bezeichnet werden, obwohl diese mit den eukaryotischen Chromosomen nicht viel gemein haben. Fast alle Gene der Eukaryoten liegen auf den Chromosomen. Einige wenige liegen auf DNA in den Mitochondrien und bei Pflanzen auch in den Chloroplasten. In den Mitochondrien und Chloroplasten der Eukaryoten ist die DNA ebenfalls ringförmig, ähnlich dem Bakterienchromosom.

Die X-ähnliche Form der Chromosomen, die in den meisten Darstellungen vorherrscht, tritt nur in einem kurzen Abschnitt während der Zellkernteilung (Mitose) auf, nämlich in der Metaphase. In diesem kondensierten Zustand sind die Chromosomen im Lichtmikroskop ohne besondere Anfärbung erkennbar. Zwischen Kernteilungen, in der Interphase, existieren Chromosomen im Zellkern in einem „entspannten“, dekondensierten Zustand, in dem sie nur durch die Anwendung einer speziellen Nachweistechnik (Fluoreszenz in situ Hybridisierung) als getrennte Einheiten nachweisbar sind. Nur in diesem dekondensierten Zustand kann die DNA abgelesen und dupliziert werden. In der Interphase nimmt jedes Chromosom im Zellkern einen abgegrenzten Bereich ein, ein Chromosomenterritorium.

Als Mitose (zu griechisch μίτος = Faden) (auch Karyokinese) bezeichnet man den Vorgang der Zellkernteilung bei Zellen eines eukaryotischen Lebewesens. Sie ist ein Bestandteil des Zellzyklus und folgt der Replikation der DNA in der Interphase. Im Anschluss an diese Kernteilung erfolgt die Zytokinese, in der der Zellleib durchschnürt wird, so dass aus einer Zelle zwei Tochterzellen entstehen. Mitose und Zytokinese werden in der sogenannten M-Phase (Mitose-Phase) zusammengefasst und stellen zusammen die Zellteilung dar.

Im Unterschied zur Meiose ändert sich der Ploidiegrad einer Zelle durch eine Mitose nicht, mit anderen Worten, sie behält ihren ursprünglichen Chromosomensatz bei.

Die Mitose ermöglicht, dass beide Tochterzellen die gleiche Anzahl an Chromosomen und damit die gleiche Erbinformation erhalten. Um das Erbgut der Mutterzelle auf zwei Tochterzellen zu verteilen, werden die Chromosomen in der Interphase, einem weiteren Bestandteil des Zellzyklus, verdoppelt. In ihr entstehen aus den Ein-Chromatid-Chromosomen durch Replikation der DNA Zwei-Chromatiden-Chromosomen. Die Mitose wird durch sogenannte Mitogene ausgelöst.

Bei einzelligen Eukaryonten (Protisten) ist die Mitose zusammen mit der Zytokinese Grundlage der Vermehrung. Bei vielen Protisten verläuft die Mitose wie bei den mehrzelligen Eukaryonten als "offene Mitose", d. h. die Kernhülle wird vorübergehend aufgelöst. Eine Ausnahme bilden die Dinoflagellaten, bei denen eine geschlossene Mitose, ohne Auflösung der Kernmembran stattfindet. Bei mehrzelligen Eukaryonten ist die Mitose die Voraussetzung für die Bildung eines neuen Zellkerns und somit üblicherweise für die Bildung neuer Zellen. Einige Ausnahmen von dieser Regel sind im Artikel über Zellkerne beschrieben. In mehrzelligen Organismen wie den Menschen findet die Zellteilung nicht mehr bei allen Zellen statt. So vermehren sich die Nervenzellen und Muskelzellen nach abgeschlossener Differenzierung nicht mehr. Hier verbleibt die Zelle in der sogenannten G0-Phase, so dass die DNA gar nicht erst repliziert wird. Die roten Blutkörperchen können sich nicht mehr teilen, da ihr Zellkern fehlt und damit keine Mitose eingeleitet werden kann. Epidermalzellen hingegen vermehren sich wesentlich häufiger als der Durchschnitt.

Eine Mitose dauert bei menschlichen Zellen in der Regel etwa eine Stunde (im Vergleich dauert die Interphase von sich fortlaufend teilenden Zellen insgesamt durchschnittlich 24 Stunden). Bei Fliegen ist die Mitose teilweise nur 8 Minuten lang.

Eine Sonderform der Kernteilung vollziehen die Keimzellen: Sie entstehen durch eine in zwei Teilungsschritten ablaufende Teilung, die man Meiose oder Reifeteilung nennt und bei der aus einer diploiden Ausgangszelle vier haploide Zellen entstehen. Hier finden zwei Teilungsschritte statt, wobei die zweite Teilung ziemlich genau dem einer normalen Mitose entspricht.

Auf den Bildern sieht man nun die unterschiedlichen Stadien der Mitose eines solchen Tiers. Deutlich erkennbar ist, dass wirklich nur 2 Chromosomen vorhanden sind.

Dieser Umstand macht Ascaris megalocephala univalens zu einem Paradeobjekt in der Genetikforschung. Denn dadurch lassen sich einzelne markierte Genregionen auf den Chromosomen besonders gut erkennen.

In der Mitose wird das verdoppelte Genom verteilt, besteht aus Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.

In der Prophase kondensieren die Chromosomen soweit, bis sie nur noch an den Centromeren verbunden sind, Mikrotubuli fangen an sich auszurichten und bilden eine Präprophasespindel, Kernhülle degeneriert am Ende.

In der Metaphase ist der Spindelapparat fertig, der aus Spindelfasern besteht, die das Präprophaseband ersetzen. Paralell zum Kernhüllenzerfall nehmen die Mikrotubuli Kontakt mit den Kinetochoren (Proteine, an den Centromeren entstanden) auf, Tauziehen um die Chromosomen endet, wenn alle in der Äquatorialebene sind.

In der Anaphase wandern die Tochterchromosomen an die entgegengesetzten Enden durch Verkürzung der Kinetochor-Mikrotubuli. Dynein bewegt als Motorprotein das Kinetochor an den Mikrotubuli entlang.

In der Telophase wird die Kernhülle aus Membranresten neu gebildet, die Chromosomen breiten sich wieder aus, neue Nucleolen bilden sich.