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Frosch

© istockphoto/bostb 2007Frösche werden bereits seit vielen Jahren für Forschungszwecke eingesetzt. Ihre Physiologie ist verglichen mit Säugetieren relativ einfach. Die Untersuchung von Froschmuskeln führte in den 1920er Jahren zur Erkenntnis, dass der Neurotransmitter Acetylcholin für die Weiterleitung von Nervenimpulsen verantwortlich ist, die den Muskeln Bewegung signalisieren.

Froscheier sind groß und robust und können für die Ausbildung von Zellbiologen in der Genmanipulation und anderen physiologischen Techniken verwendet werden. Ein Frosch kann leicht geklont werden, indem mit einer Spritze vorsichtig der Nukleus mit dem genetischen Material eines Eis entfernt wird. Der Nukleus einer anderen Zelle kann dann in das Ei injiziert werden, wo er sich teilt und sich am Ende zu einem Frosch entwickelt.

Der glatte Klauenfrosch, Xenopus laevis, wird häufig für Entwicklungsstudien im frühen Stadium eingesetzt. Sie produzieren robuste Embryonen, die leicht während des gesamten Prozesses beobachtet werden können. Sie sind besonders hilfreich bei der Untersuchung der frühen Meilensteine, wie der Bildung der Neuralplatte, die sich dann zum Nervensystem entwickelt.

Obwohl die Froscheier, besonders die von Xenopus laevis, relativ leicht zu manipulieren sind, ist es eine tetraploide Art – eine, deren Zellen vier Kopien jedes Chromosoms besitzen. Die meisten Wirbeltiere, einschließlich des Menschen, sind diploid – sie besitzen zwei Kopien jedes Chromosoms. Bei Studien, bei denen die Genetik eine wichtige Rolle spielt, verwendet man bevorzugt die eng verwandte Art Xenopus tropicalis.1 Diese Frösche haben einen kürzeren Brutzyklus und diploide Zellen, so dass die Studienergebnisse leichter mit anderen Arten zu vergleichen sind.

Eine neue Art von Antibiotika?

Eine weitere für die Wissenschaft interessante Besonderheit bei Fröschen ist seine Fähigkeit, in Wasser voller Bakterien zu überleben, ohne dass sich bestehende Wunden infizieren. Bei der Untersuchung dieser Eigenschaft des Xenopus laevis, entdeckte Michael Zasloff 1987 einen neuartigen antibiotischen Wirkstoff.2 Die Haut der Frösche enthält nämlich natürliche antibiotische Peptide, die er „Magainine“ nannte. Sie sind gegen zahlreiche krankheitserregende Organismen aktiv und könnten in der Zukunft eine Lösung für das Problem antibiotika-resistenter Bakterien darstellen. Nun stellen sich neue Fragen zur Funktionsweise des Immunsystems, zum Beispiel auch die, ob höher entwickelte Tiere über einen ähnlichen chemischen Abwehrmechanismus gegen Krankheiten verfügen.

Transparente Frösche

Erst kürzlich wurde das erste transparente vierbeinige Tier an der Universität von Hiroshima in Japan entwickelt. Der normalerweise braune japanische Frosch Rana japonica mit der rezessiven Eigenschaft hellfarbener Haut wurde solange gezüchtet, bis sich komplett transparente Frösche entwickelten. Die inneren Organe, Eier und andere körperinnere Teile des Frosches sind deutlich durch die Haut sichtbar, wodurch ein hervorragendes Modell für die Untersuchung vieler physiologischer Aspekte in einem ganzen, lebenden Körper entstanden ist. Durch die Fusion von Genen für fluoreszierende Proteine mit den Genen des Frosches versucht das Forschungsteam jetzt, leuchtende Frösche zu kreieren. Leuchtende Frösche wären äußerst hilfreich bei der Erforschung bestimmter Gene, da der Frosch immer dann leuchten würde, wenn diese Gene aktiv werden.

“Transparente Frösche werden sich als Labortiere nützlich erweisen, weil sie es leichter und kostengünstiger machen, die Entwicklung und das Fortschreiten von Krebs, das Wachstum und die Alterung innerer Organe und die Auswirkung von Chemikalien auf die Organe zu beobachten.“ Masayuki Sumida, Universität von Hiroshima


Quellen

  1. Enrique Amaya, Martin F. Offield, and Robert M. Grainger. (1998) Frog genetics: Xenopus tropicalis jumps into the future. Trends Genet. 14 (7): 253-255.
  2. Zasloff M (1987) Magainins, a class of antimicrobial peptides from Xenopus skin: isolation, characterization of two active forms, and partial cDNA sequence of a precursor. Proc Natl Acad Sci USA 84 (15): 5449-5453

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