Wieso fliegen Fliegen?
Wissenschaftler in Österreich und Deutschland haben einen genetischen Schalter entdeckt, der die Bildung von Flugmuskeln bei Fliegen reguliert. Fliegen haben im Vergleich zu ihrem Körper relativ kleine Flügel. Die Studie, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, legt nahe, dass spalt-Proteine ?während der Entwicklung ?Muskelfasern aus der schlauchförmigen Form zur fibrillären Form umschalten. Diese Funktion ist möglicherweise im Herzen von Wirbeltieren bewahrt: der Streckmuskel ähnelt dem Muskel, den Insekten zum Fliegen einsetzen. Angeführt von der Max-Planck-Institut (MPI) für Biochemie in Deutschland sagen die Forscher, das Gen spalt spiele eine wichtige Rolle beim Aufbau von ultraschnellen Supermuskeln. "Ohne spalt baut die Fliege nur eine normale Beinmuskulatur statt Flugmuskeln auf", sagt Frank Schnorrer vom MPI für Biochemie, einer der Autoren der Studie. Um effizient zu fliegen, müssen Fliegen ganz schnell mit ihren winzigen Flügeln schlagen. Das vertraute Summen und Brummen stammt von dieser Bewegung. Die Fruchtfliege Drosophila melanogaster bewegt ihre Flügel mit einer Frequenz von 200 Hertz: ihre Flugmuskeln kontrahieren und entspannen sich 200-mal pro Sekunde. "Dagegen bewegt sich ein 100-Meter-Sprinter, der seine Beine nur ein paar Mal pro Sekunde bewegt, wie eine Schnecke", sagt Dr. Schnorrer, Leiter der Muscle Muskeldynamikgruppe am MPI für Bioinformatik. Die Frage ist, wie schafft es die Fruchtfliege, ihre Flügel so schnell zu schlagen? Die Forscher erklären, wie Muskeln alle Bewegungen des Körpers, einschließlich der Flügelschwingungen steuern. Aber Flugmuskeln haben eine Besonderheit. Während Nervenimpulse die Kontraktionen der Fliege regulieren, regt Spannung die Kontraktionen auch an. Es gibt zwei Sorten von Flugmuskeln bei den Fliegen und jede kann den Flügel in Schwingungen versetzen. Eine Sorte bewegt die Flügel nach unten und streckt die andere Sorte, die dann ihre Kontraktion auslöst. So wird der Flügel wieder hochgezogen, und stabile Flügelschwingungen beginnen. Fehlt spalt, ist das Fliegen unmöglich. Transkriptionsfaktoren wie spalt sind für die korrekte Transkription der genetischen Information in Ribonukleinsäure (RNA) und Proteinen im jeweiligen Zelltyp notwendig. Spalt existiert nur in Flugmuskeln und ist für die spezifische Architektur ihrer Myofibrillen verantwortlich, so die Forscher. Außerdem tragen diese Bestandteile der Muskelfasern allein zur Auslösung der Kontraktion eines Muskels in Reaktion auf die angelegte Spannung während der Oszillationen bei. Obwohl Fliegen ohne spalt überleben können, können sie nicht fliegen. Die Flugmuskulatur reagiert nicht mehr auf die Spannung und verhält sich wie normale Beinmuskulatur. Allerdings gelang es den Wissenschaftlern muskelähnliche Flugmuskeln in Fliegenbeinen zu schaffen, nachdem sie spalt eingefügt hatten. Das Team sagt, die Ergebnisse könnten für den medizinischen Bereich von Bedeutung sein. "Die Körpermuskeln des Menschen enthalten kein spalt und werden kaum durch Spannung reguliert", so Dr. Schnorrer. "Aber der menschliche Herzmuskel baut spalt auf und die Spannung im Inneren des Ventrikels beeinflusst die Intensität des Herzschlags. Ob spalt eine Rolle bei der Regulierung des Herzschlags spielt, ist noch nicht bekannt und bleibt zu untersuchen. "Weitere Informationen finden Sie unter: MPI of Biochemistry: http://www.biochem.mpg.de/ Nature: http://www.nature.com/nature/index.html
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