Ein faszinierender 6-minütiger Zeitraffer zeigt eine einzelne Zelle, die sich scheinbar endlos teilt, bis aus einem ehemaligen gelben Fleck eine zappelnde, schießende Salamander-Kaulquappe geworden ist.
"Ich wollte den Ursprung des Lebens filmen", sagte Jan van IJken, ein in den Niederlanden ansässiger Fotograf und Filmemacher, der den kürzlich veröffentlichten Kurzfilm "Becoming" kreierte.
Aber was genau passiert in diesem Film? Live Science rief einen Entwicklungsbiologen an, um mehr zu erfahren.
Van IJken war schlau, einen amphibischen Alm zu wählen. "Sie können direkt in das Ei schauen", sagte er zu Live Science. "Sie sind transparent und Sie können den gesamten Prozess sehen." Also kontaktierte er einen Salamanderzüchter und nahm ein paar Dutzend befruchtete Eier auf.
Aber zwischen der Befruchtung und der ersten Zellteilung liegen nur wenige Stunden, also musste van IJken nach Hause rennen und wie ein Mikrochirurg jedes Ei von dem Blatt entfalten und lösen, auf das die Salamander-Mutter es sorgfältig geklebt hatte. "Manchmal war ich gerade noch rechtzeitig", sagte van IJken.
Dann legte er die Eier in wassergefüllte Petrischalen und machte die nächsten vier Wochen Tausende von Fotos mit einer Kamera, die an einem Mikroskop befestigt war.
In dieser ersten Aufnahme können Sie das befruchtete Ei (auch Embryo genannt) in der klaren, schützenden Vitellinmembran sehen, sagte Lionel Christiaen, Associate Professor für Biologie an der New York University, der nicht an dem Film beteiligt war. Diese Membran "hält das Ei feucht und verhindert das Eindringen von Krankheitserregern", sagte Christiaen gegenüber Live Science.
Dann teilt sich der Embryo wie ein Verrückter. Anstatt sich zu vergrößern, erhöht der Embryo mit jeder Teilung seine Anzahl von Zellen, alle innerhalb des gleichen Raums. Es gibt eine Verzögerung, da jede Zelle das genetische Material in ihr repliziert und sich dann in einem Prozess namens Mitose teilt, sagte Christiaen.
Etwa zur Minute im Film erscheint ein "Loch" im Embryo. Der Prozess, der das Loch erzeugt, wird als Gastrulation bezeichnet, wenn sich der Embryo in drei verschiedene Zellschichten organisiert. Die Bedeutung der Gastrulation wurde von Lewis Wolpert, einem pensionierten Entwicklungsbiologen, erfasst, der bekanntlich sagte, es sei "nicht Geburt, Heirat oder Tod, sondern die Gastrulation, die wirklich die wichtigste Zeit in Ihrem Leben ist".
In der Gastrulationsphase besteht der Embryo aus Tausenden von Zellen, und einige "wissen" bereits, dass sie oder ihre Nachkommen zu Gehirnzellen, Darmzellen oder etwas anderem werden. "Aber viele dieser Zellen befinden sich immer noch außerhalb des Eies", sagte Christiaen. Während der Gastrulation bewegen sich die Zellen und organisieren sich, indem sie zur äußersten Schicht oder zum Ektoderm (Nervensystem, Hautzellen und Pigmentzellen) gehen. das Mesoderm (Darm, Muskeln und rote Blutkörperchen); oder die innere Schicht oder das Endoderm (Lungenzellen, Schilddrüsenzellen und Pankreaszellen).
Gegen 1:50 Uhr sieht der Embryo aus, als würde er einen Mantel anziehen. Dieser Prozess ist als Neurulation bekannt, sagte Christiaen, und er geschieht, wenn sich die Neuralröhre aufrollt. Nach diesem Schritt ist fast alles außerhalb des Embryos zum Bleiben da. Dies besteht hauptsächlich aus der schützenden Haut des Organismus.
Nach ca. 3 Minuten im Video können Sie sehen, wie sich die Knospen der Gliedmaßen bilden. Schon bald können Sie den Kopf vom Schwanz unterscheiden. Van IJken hörte im Zeitraffer auf, Fotos zu machen, und wechselte zu Video, sobald sich der Embryo bewegte.
Kurz danach beginnt sich eine Röhre zu bilden, die schließlich zum Herzen wird, sagte Christiaen. Und sobald das Herz schlägt, fließt Blut. Sie können sogar sehen, wie das Blut durch die Kiemen fließt, die Strukturen, die dem Tier beim Gasaustausch helfen, damit es unter Wasser atmen kann.
Der sich entwickelnde Salamander zuckt mit zunehmendem Alter, wahrscheinlich weil sein wachsendes Gehirn lernt, wie man die Muskeln des Tieres kontrolliert, sagte Christiaen.
Schließlich löst sich die gelbe Kaulquappe von der Schutzmembran. Es ist unklar, woher das Tier weiß, wann dies zu tun ist, aber Hormone könnten eine Rolle spielen, sagte Christiaen. "Es gibt keine befriedigende Antwort" auf diese Frage, sagte er.
Das Schlüpfen der Kaulquappen "war unglaublich", sagte van IJken. "Wie dieses interne Uhrwerk das Ganze zum Leben erweckt, ist unglaublich. Es ist ein wahres Wunder, eine Zelle teilt sich und wird dann zu diesem Tier."
Und der Kreislauf des Lebens geht weiter, bemerkte er. Nachdem die Kaulquappen geschlüpft waren, gab van IJken sie dem Züchter zurück und machte sich an die Arbeit, um den Film zu bearbeiten.
Anmerkung des Herausgebers: Sie können auch "Werden" auf Jan van sehen IJkens Vimeo-Seite.
