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Planarien wie die hier gezeigte Art Schmidtea mediterranea sind bis zu 15 Millimeter lange, im Wasser lebende Strudelwürmer. Sie sind extrem widerstandsfähig und können lange Hungerperioden überstehen. Noch bemerkenswerter ist aber ein anderes Phänomen: Der Körper der Planarie kann sich aus kleinen Stückchen komplett regenerieren.
Diese Fähigkeit beruht auf undifferenzierten, wandlungsfähigen Stammzellen, sogenannten Neoblasten, aus denen sich jedes Körpergewebe bilden kann. Bei den meisten anderen Tieren und auch beim Menschen finden sich solche Zellen nur im frühen Embryonalstadium. Bei ausgewachsenen Planarien sind rund 30 Prozent aller Zellen Stammzellen. Biologen untersuchen die Regeneration von Planarien, um die Neubildung von Organen und die Wundheilung besser zu verstehen.
Das grösste Organ der Planarie ist der blind endende Darm, der den ganzen Körper durchzieht. Weil der Wurm über keine Blutgefässe verfügt, muss der Darm auch die Nährstoffverteilung übernehmen. Deshalb ist er weit verzweigt. Die Mundöffnung liegt am Bauch.
Das Nervensystem besteht aus einem Zentralnervensystem und einem Nervennetz. Mehrere Nervenzellknoten im Kopfbereich übernehmen die Funktion des «Gehirns». Planarien sind Zwitter und besitzen sowohl weibliche als auch männliche Geschlechtsorgane.
Die Stammzellen sind im ganzen Körper verteilt. Wird eine Planarie verletzt, wandern sie zur Wundstelle und bilden durch rasche Vermehrung Gewebe und Organe nach (siehe Experimente 1 bis 5). Botenstoffe aktivieren jene Gene der Stammzelle, die für das zu ersetzende Gewebe nötig sind. Auch die asexuelle Fortpflanzung, die alternativ zur sexuellen Fortpflanzung möglich ist, funktioniert durch Teilung.
Die Fähigkeit der Planarie, sich nach einer Teilung zu regenerieren, wurde schon im Jahr 1766 entdeckt und untersucht.
Bei Nahrungsmangel können Planarien ihr eigenes Gewebe verwerten, wobei sie bis auf einen Zehntel ihrer ursprünglichen Grösse schrumpfen können. Die zum Überleben des Organismus unabdingbaren Organe wie Darm, Ausscheidungsorgane, Nerven-, Muskel- und Hautzellen sowie die Sinnesorgane werden zunächst verschont. Unter Wahrung ihres inneren Aufbaus und ihrer Form können aber auch sie bis auf einen Bruchteil ihrer Grösse schrumpfen. Füttert man die Planarien wieder, regenerieren sie sich und wachsen bis zu ihrer ursprünglichen Grösse.
In Experimenten konnte gezeigt werden, dass sich Planarien in gewissen Fällen aus einer einzelnen Stammzelle regenerieren. Forscher übertrugen dafür einzelne Stammzellen in Tiere, die nach einer radioaktiven Bestrahlung selber keine teilungsfähigen Zellen mehr besassen. Die übertragenen Keimzellen vermehrten sich in 7 von 130 Fällen und ersetzten sämtliches Gewebe, so dass das Tier am Leben blieb.
Quellen: Peter W. Reddien u.a. in «Annual Review of Cell and Developmental Biology» (2004), Peter w. Reddien u.a. in «Developmental Cell» (Mai 2005)
Infografik: Marina Bräm