Gottfried Schatz
Gottfried Schatz | 27. Oktober 2011

Des Lebens Bruder

Wie Zellen mit ihrem Selbstmord dem Leben dienen

Max Klinger (1857-1920): Opus XI, »Vom Tode. Erster Teil«, Der Tod als Heiland. (1898)
Max Klinger (1857-1920): Opus XI, »Vom Tode. Erster Teil«, Der Tod als Heiland. (1898)

„Eure Kinder sind nicht eure Kinder. Sie sind die Söhne und Töchter der Sehnsucht des Lebens nach sich selbst“. Der 1931 verstorbene Dichter Khalil Gibran beschrieb mit diesen Worten nicht nur den Drang des Lebens nach steter Erneuerung, sondern auch unser einjähriges Enkelkind so eindringlich, als hätte er es selbst in den Armen gehalten. Wer könnte in einem kleinen Kind diese Sehnsucht des Lebens nicht verspüren? Die klaren Augen, die fein geformten Finger und die Versuche des erwachenden Gehirns, die Welt zu deuten, zeigen eindrücklich das Wunder neuen Lebens.

Unser Enkelkind ist aber auch ein Geschenk des Todes: in einem wachsenden Organismus lässt er unermüdlich Zellen sterben, um anderen Zellen das Leben zu sichern oder neuen Zellen Platz zu machen. Er half bei der Entwicklung der klaren Augen, weil er sie behutsam von Zellen befreite, die den Weg des Lichts zur Netzhaut behindert hätten. Er entfernte Teile der werdenden Hand, um die Finger zu gestalten. Und er liess im wachsenden Gehirn fast die Hälfte aller Nervenzellen wieder absterben, um Platz für die Verknüpfung neuer Zellen zu schaffen. Er umsorgte das Kind sogar vor dessen Zeugung, weil er die meisten Keimzellen des Vaters vernichtete, auf dass nur eine gesunde der Sehnsucht des Lebens diene. Der Tod, der unser Enkelkind mitschuf, war jedoch nicht der gefürchtete Raffer von Kranken, Alten und Kämpfern, sondern ein Bruder des Lebens, der einzelne Zellen mit sanfter Hand berührt und sie dazu bewegt, sich selbst zu töten.

Dieser sanfte Tod schlummert in jeder Zelle meines Körpers. Wenn er erwacht, ruft er in der Zelle ein Selbstmordprogramm auf, das fast ebenso wundersam und aufwändig ist wie die Programme, die das Wachstum und die Teilung der Zelle steuern. Unter Anleitung dieses Programms verdaut die Zelle sich selber, verpackt ihre Überreste in kleine Membransäcke und bietet diese streunenden Fresszellen als Beute. Die sterbende Zelle verhindert so Entzündungen des umgebenden Gewebes und verabschiedet sich leise, ohne das Leben um sich zu stören.

Jedes Jahr töten sich in meinem Körper fast die Hälfte aller Zellen, um mich am Leben zu erhalten. Einige Zellen töten sich aus eigenem Antrieb – wenn ihre Atmungsmaschinen versagen, oder ihr Erbmaterial geschädigt ist. Der Anstoss dafür kommt meist von den Atmungsmaschinen selbst, die kurz vor ihrem Zusammenbruch Proteine ausscheiden, welche die Zelle als SOS Signale erkennt. Der Befehl zum Selbstmord kann aber auch von aussen kommen. Erkennen meine Immunzellen, dass eine Körperzelle von einem Virus befallen ist, befehlen sie ihr, sich zu töten, um ein Ausbreiten des Virus zu verhindern. Auch diese Immunzellen hat der sanfte Tod mitgestaltet: Als sie zu Abermilliarden in meinem Knochenmark entstanden, hätten viele von ihnen auch meinen eigenen Körper angegriffen und zerstört. Meine Thymusdrüse spürte sie jedoch rechtzeitig auf und zwang sie zum Selbstmord. Dank dieser Auslese bin ich zwar gegen fremde Eindringlinge geschützt, kann aber auch hoffen, von Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose oder Psoriasis verschont zu bleiben.

Auch Bakterien begehen manchmal Selbstmord, um den Fortbestand der Population zu sichern. Bakterien verständigen sich untereinander, ähnlich wie die Zellen meines Körpers, über chemische Signale – und dies umso angeregter, je stärker sie sich bedroht fühlen. Da Bedrohung in der freien Natur die Regel ist, verhält sich eine Bakterienpopulation meist wie ein vielzelliger Organismus. Die einzelnen Bakterienzellen erkennen dabei über ihre chemischen Antennen, wie viele Artgenossen in der Nähe sind – und wenn es genügend viele sind, vereinigen sie sich mit ihnen zu schleimigen Ablagerungen oder festen Biofilmen, denen weder Antibiotika noch andere Gifte etwas anhaben können und in denen manchmal Dutzende verschiedener Bakterienarten auf geheimnisvolle Weise zusammenleben. Einige der Signalstoffe, über die Bakterien miteinander sprechen, gleichen in ihrer chemischen Struktur den Duftstoffen, mit denen Tiere und wahrscheinlich auch wir Menschen in Artgenossen unbewusste Affekthandlungen auslösen.

Bakterien haben im Verlauf ihrer langen Geschichte verschiedene Selbstmordprogramme entwickelt. Eines besteht aus dem Wechselspiel zweier Proteine: ein Protein ist ein stabiles Gift, und das andere ist ein labiles Gegengift. Unter normalen Bedingungen bilden die Zellen ohne Unterlass beide Proteine, sodass das Gegengift das Gift in Schach hält. Bedrohen jedoch Viren, Hitze, Antibiotika oder Hunger die Zelle, stellt sie die Bildung beider Proteine ein. Nun verschwindet das labile Gegengift aus der Zelle, das stabile Gift gewinnt die Oberhand, und die Zelle stirbt. So kann sie anderen Zellen als Nahrung dienen, ein Ausbreiten des Virus verhindern, oder durch ihren Freitod dazu beitragen, knappe Ressourcen einzusparen. Bakterien können das Überleben einer Population aber auch durch Vergiften ihrer Artgenossen retten. Sie wählen dieses chemische Massaker, wenn sie am Verhungern sind und ihnen als letzter Ausweg nur noch die Umwandlung in schlummernde Sporen bliebe.

Dieser Ausweg erfordert jedoch viel Energie und lässt sich nur langsam wieder rückgängig machen, sodass die Zellen ihn so lange wie möglich hinauszögern. Bevor eine Zelle sich unwiderruflich zur Sporenbildung entscheidet, scheidet sie deshalb ein Gift aus, das all die Artgenossen tötet, deren Entscheidung zur Sporenbildung noch nicht so weit gediehen ist. Um sich vor dem eigenen Gift zu schützen, bildet die mörderische Zelle auch eine Pumpe, mit der sie das Gift laufend aus sich hinauspumpt. Mit dieser Strategie kann sie sich eine Weile von ihren vergifteten Artgenossen ernähren und die Sporenbildung verzögern. Dies kann sich lohnen, denn Sporen keimen nur langsam wieder aus und haben deshalb bei einem plötzlichen Ende der Hungerperiode gegenüber aktiv gebliebenen Zellen keine Chance. Die Entscheidung, welche Zellen einer Kolonie zu Mördern und welche zu Opfern werden, erfolgt rein zufällig. Sie wird von Steuermolekülen bestimmt, die in der Zelle in so geringen Stückzahlen vorkommen, dass ihre Reaktionen nicht mehr den voraussagbaren Gesetzen der Chemie, sondern dem Zufall gehorchen. Wer je einen Krieg miterlebt hat, weiss nur zu gut, dass auch bei uns Menschen der Zufall entscheiden kann, wer zum Mörder und wer zum Opfer wird.

Altruistischer Selbstmord oder die Bereitschaft, sich zum Wohl der Population vergiften zu lassen, fördert die Entstehung von Mutanten, die diese „Ethik“ verletzen, indem sie den Selbstmord verweigern oder gegen das Gift ihrer Artgenossen Resistenz entwickeln. Solche „asozialen“ Mutanten stellen ihr eigenes Wohl über das der Gemeinschaft und können deshalb kurzfristig erfolgreich sein. Langfristig bedrohen sie jedoch den Fortbestand ihrer Art, weil dieser ein ausgewogenes Geben und Nehmen voraussetzt. Weil egoistische Schwindler keine Grundlage für ein stabiles Gemeinwesen sind, überleben reine Kulturen asozialer Mutanten nur im Laboratorium, nie aber in der freien Natur. Altruismus spielt auch bei Tieren und Menschen eine wichtige Rolle und hat Charles Darwin schlaflose Nächte bereitet. In seinem Buch „Über die Entstehung der Arten“ beichtet er seine Besorgnis mit folgenden Worten: „Soziale Insekten konfrontieren uns mit einer besonderen Schwierigkeit, von der ich zunächst meinte, sie wäre unüberwindbar und für meine Theorie tödlich“. Heute erkennen wir im Altruismus von Bakterien die weitsichtige Hand des sanften Todes - und vielleicht auch einen urtümlichen Vorläufer sozialen Verhaltens und menschlicher Moral.

Alles Leben auf unserer Erde ist Gemeinschaft mit anderen – und mit dem sanften Tod. Wahrscheinlich erklärt dies, weshalb über 99% aller Bakterienarten nicht für sich allein wachsen können und viele von ihnen bei Überbevölkerung den Freitod wählen. Bei diesem Freitod vermachen sie ihr Erbmaterial den Überlebenden, die Teile davon gegen die entsprechenden Teile ihres eigenen Erbmaterials austauschen. Das Ergebnis entspricht einer sexuellen Paarung, welche die Gene der Partner neu aufmischt und den Nachkommen neuartige Eigenschaften und bessere Überlebenschancen schenkt. Obwohl der sanfte Tod das Leben dabei einer einzelnen Bakterienzelle beendet, sichert er damit – wie auch in unserem Körper - nur das langfristige Wohl des Ganzen. Ist dies nur la petite mort à la bactérienne – oder die uralte Weise von Liebe und Tod, von der die Mythen und Gedichte der Romantik künden? Könnte es sein, dass diese Weise nicht den Tod besingt, sondern die Sehnsucht des Lebens nach sich selbst?

 

Über den Autor:

Em. Univ.-Prof. Dr. Gottfried Schatz, geboren 1936, ist einer der bedeutendsten Biochemiker unserer Zeit. Er studierte Chemie und Biochemie an der Universität Graz und forschte an der Universität Wien, am Public Health Reseach Institute New York, an der Cornell University (Ithaca, NY) und am Biozentrum der Universität Basel zum zentralen Thema Mitochondrien. Er war Mitentdecker der mitochondrialen DNA und klärte den Mechanismus des Proteintransports in Mitochondrien auf.  Schatz ist Träger vieler hochrangiger Preise und Ehrungen, Mitglied zahlreicher wissenschaftlicher Akademien und Vorsitzender bedeutender Organisationen und Gremien. Mit dem Ziel: „Wissenschaft verständlich machen“ betätigt sich Schatz auch als Essayist und Buchautor.

Details: www.science-blog.at/Autoren

Leser-Kommentare
qomrdeo | 12. Mai 2015 18:29
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20150422maoqiuyun | 22. April 2015 08:31
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walaa nile | 16. April 2015 12:26
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Bos | 12. Oktober 2014 16:31
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spzmyvg | 17. März 2014 11:32
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Kostas | 25. Januar 2014 17:10
Hab auch per Kontakformular geschrieben. Gute Idee, muss man nicht extra Emailprogramm aurfufen. Da ist dir ein schf6nes Teekesselchen eingefallen, was ich bisher bei Spielen dieser Art noch nie gehf6rt hatte.LG http://ucgkosn.com [url=http://hieaigvtdnd.com]hieaigvtdnd[/url ] [link=http://amtuks.com]amtuks[/link ]
Janeece | 09. Januar 2014 13:44
That's a sensible answer to a cheilanglng question
Sean | 08. Januar 2014 07:54
Bisher waren alle Angaben richtig. Das habe ich schon auf Facebook und Google+ verf6ffentlicht. Nur die rigtihce Antwort noch nicht. “Teekesselchen” mag ich auch sehr. Davon kommen bestimmt noch mehr. :)
Wertkonservativer | 18. November 2011 16:10
Ich rede hier als Nichtakademiker, allerdings als ein in einem bereits langen Leben doch immer nach Höherem strebender Mensch:

Der Text dieses verdienstvollen Wissenschafters rührt mich - obwohl für Nichteingeweihte doch auch ein wenig makaber - aufgrund seiner Menschlichkeit und dem sicheren Wissen der Vergänglichkeit alles Lebenden sehr an!

Sein Enkelkind; wie einfühlsam und liebevoll beschrieben!

Ich will mich ja nicht wichtigmachen: habe zehn Enkelkinder in den Armen gehalten - lange vorbei - und in ihren jungen Jahren fürsorglich begleitet.

Natürlich weiß ich, dass wir alle einmal sterben müssen!
Dass jedoch kein einziges meiner Enkelkinder vor meinem Ableben - sei es durch Unfall oder schwerer Krankheit - vor der Zeit sein Leben verlieren müsse, das hoffe ich von ganzem Herzen!

(mail to: gerhard@michler.at)
inge schuster | 27. November 2011 18:45
Lieber WK,

wir haben gefunden, daß der Beitrag von Schatz sehr gut in die Zeit um Allerheiligen paßt, wenn die Sensibilität für das Werden und Vergehen in der Natur besonders hoch ist. Der beschriebene sanfte Zelltod ist aber durchaus nicht negativ zu sehen - er ist die Voraussetzung für die ständige Erneuerung (nahezu aller) unserer Körperzellen. Unsere Haut z.B. hat sich innerhalb eines Monats komplett erneuert, Blutkörperchen haben z.T. eine noch wesentlich kürzere Lebensdauer.

Am Beispiel des Kleinkindes wird der positive Aspekt des Zelltods besonders deutlich: "in einem wachsenden Organismus lässt er unermüdlich Zellen sterben, um anderen Zellen das Leben zu sichern oder neuen Zellen Platz zu machen. " Die koordinierte Ausbildung von Organen, Gliedmaßen, Körperfunktionen ist ja nicht denkbar ohne gleichzeitiges ebenso koordiniertes Absterben und Entfernen nicht mehr ausreichend funktioneller Zellen.
ViennaCodePoet | 29. Oktober 2011 21:25
Cell-cell signaling and quorum sensing: Parts involved in intercellular signaling and quorum sensing between bacteria.
http://partsregistry.org/Cell-cell_signalling

Cell death: Parts involved in killing cells.
http://partsregistry.org/Cell_death

Persönlich bin ich der Meinung, dass es zu schnell geht ... in unserer Wirtschaftsordnung gibt es aber keinen Entschleunigungsmechanismus.

Deswegen, sollten sich Interessierte ein Bild machen um annähernd zu erahnen wie weit WIR wirklich sind.
inge schuster | 30. Oktober 2011 10:58
Vielen Dank für den link!

Er ist zweifellos eine sehr wichtige Quelle für synthetische Biologen und Systembiologen.

Persönlich stöbere ich sehr gerne in den nahezu universellen Datenbanken von NCBI - von Pubmed über Structure bis GEO. Hier liegen so viele Informationen, mit denen man zu neuen Erkenntnissen kommen kann - auch, wenn man nicht mehr experimentell tätig ist.
ViennaCodePoet | 02. November 2011 20:05
Der erheblich größere Teil der Menschheit ist mental nicht annähernd gewappnet um zu verkraften was kommt.

ja - der Mensch will wissen - und es ist unmenschlich, diesen Drang zu unterdrücken... aber wer denkt erkennt - Selbstbescheidung dringend notwendig....

deswegen ziehe ich ja lieber Karotten - als SW zu schreiben....
settembrini | 02. November 2011 23:00
Der erheblich größere Teil der Menschheit war mental nie auch nur annähernd gewappnet um zu verkraften was kam.

Es ist aber faszinierend mitzuerleben, wie wir schrittweise mehr und mehr Details der überaus komplexen Systeme zu entziffern beginnen. Anstelle Karotten zu züchten, möchte ich dabei lieber mithelfen. Denn "selbst die längste Reise beginnt mit dem ersten Schritt".
Ernstl | 03. November 2011 06:41
"Der erheblich größere Teil der Menschheit ist mental nicht annähernd gewappnet um zu verkraften was kommt."

Aber erst vor ein paar Jahrzehnten begann eine Situation, in der jedermann sich in die Lage bringen kann, mental zu verkraften, was kommt. Man braucht sich nur dafür zu entscheiden.

Das ist es, was unser Zeitalter zu einem goldenen macht.
durga | 04. November 2011 18:58
@VCP 2.November

ich erkenne hier einen Schüler des LaoTse.

Auch, wenn ich den alten Meister sehr hoch schätze, vermag ich nicht im Wu Wei zu verharren, sondern möchte lernen und begreifen.
Ernstl | 28. Oktober 2011 10:03
Interessant (wenn auch etwas makaber) dass auch diese Thematik fraktal*) ist: auch die so genannten "höheren" Lebewesen _müssen_ sterben. a) um einfach Platz für Nachkommen zu machen und b) Evolution überhaupt erst zu ermöglichen!

*) Selbstähnlich bei unterschiedlichen Größenordnungen: eine Küstenlinie kann ähnliche Verläufe zeigen wie ein Gebirgszug, der wieder ähnliche wie ein einzelner Kamm, dann ein Felsen, ein Stein bishin zum mikroskopischen Bild eines Sandkorns.
durga | 29. Oktober 2011 17:49
Ein Gedanke, der seit frühesten Zeiten dem Hinduismus nicht fremd ist: Shiva zerstört um Neues zu erschaffen.