Zellteilung und Mitose – Unendlicher Ersatz

In jeder Sekunde sterben in unserem Körper Zellen. Wenn unsere Haut sich nicht ständig erneuern würde, hätten wir noch im Rentenalter die Filzstift-Streifen aus Kindertagen an den Fingern. Wenn sich unsere Muskeln nicht ihrer Belastung anpassen könnten, wären Bodybuilding-Studios wirklich nur noch Folterkammern. Und wenn sich nicht sogar Leberzellen wieder teilen könnten, wären trockene Alkoholiker auf Organspenden angewiesen. Was in der Embryonalentwicklung seinen Höhepunkt findet, bleibt das Leben lang unsere Bestandsgarantie: Zellen müssen sich teilen können.

Eine teilungsfähige Zelle durchläuft einen Kreislauf aus Ruhe-, Arbeits- und Teilungsphasen. Die Zeit zwischen zwei Teilungen nennt man Interphase, die Teilung selbst Mitose. Bei den weitaus meisten Körperzellen ist die Interphase der Dauerzustand. Sie teilen sich nicht mehr. Diese Zellen sind in die G0-Phase eingetreten (das G stammt vom englischen Wort „gap“ für „Pause“) und können sich nur in seltenen Fällen wieder teilen – ein Beispiel dafür sind die Zellen einer geschädigten Leber. Erhalten sie das Signal, sich wieder zu teilen, treten sie in die G1-Phase ein, die den Beginn einer neuen Teilungsperiode charakterisiert.

Der erste Schritt zur Teilung ist die Verdopplung der Zellinhaltsstoffe und der DNA. Da beide Tochterzellen das gleiche Erbgut erhalten sollen, müssen die Chromosomen repliziert werden. Das geschieht in der Synthese- oder S-Phase. Daran schließt sich eine Ruhephase an – G2-Phase genannt –, bevor die eigentliche Mitose beginnt. Die zwei identischen Tochterstränge eines Chromosoms nennt man Chromatiden.

Im Laufe der Mitose wird die Kernmembran aufgelöst, die Schwesterchromatiden werden getrennt, an gegenüber liegende Enden der Zelle gebracht und wieder in Kernhüllen verpackt. Alle anderen Zellbestandteile verteilen sich in die zwei Zellhälften, die Zellmembran schnürt sich in der Mitte ab, und es entstehen zwei Tochterzellen.

Bei ausreichendem Nahrungsangebot sind Zellen unsterblich: Theoretisch können sie sich unendlich teilen. Im Körper muss die Zellteilung daher streng beschränkt sein. Tatsächlich dürfen nur spezielle Stammzellen den Nachschub für das jeweilige Gewebe bilden, und zwar genau in dem Maße, wie Zellen abgestorben sind. Das klingt nach einer klaren Vorgabe – wie kompliziert diese Kontrolle ist, merkt man erst, wenn sie nicht mehr funktioniert: Krebszellen haben sich durch eine Vielzahl von Mutationen genau dieser Kontrolle entzogen.