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Wie Fliegen fliegen
(19. Dezember 2011/fa.) – Forscher entdecken Genschalter für die Bildung von Flugmuskeln.
Fliegen sind Flugkünstler – und dies obwohl sie im Verhältnis zu ihrer Körpergrösse eher kleine Flügel besitzen. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut (MPI) für Biochemie in Martinsried bei München haben kürzlich den entscheidenden genetischen Schalter identifiziert, der die Bildung von Flugmuskeln steuert.
Um mit ihren kleinen Flügeln effizient fliegen zu können, müssen Fliegen sehr schnell damit schlagen. Die Taufliege Drosophila melanogaster bewegt ihre Flügel mit einer Frequenz von 200 Hertz; ihre Flugmuskeln kontrahieren und entspannen also 200-mal pro Sekunde. «Demgegenüber wirkt ein Hundertmetersprinter, der seine Beine nur wenige Male pro Sekunde bewegt, wie eine Schnecke», vergleicht Frank Schnorrer, Leiter der Forschungsgruppe «Muskeldynamik». Wie aber erreicht die Taufliege diese hohe Schlagfrequenz? Flugmuskeln sind einzigartig. Ihre Kontraktionen werden nicht nur durch Nervenimpulse gesteuert, sondern zusätzlich durch Spannung. Das ist möglich, weil jede Fliege zwei Kategorien von Flugmuskeln besitzt: Die einen bewegen die Flügel nach unten und dehnen dabei die anderen, die dann kontrahieren. So werden die Flügel wieder nach oben gezogen und ein stabiler Kreislauf beginnt.
Mithilfe gezielter Veränderungen von Genen der Taufliege haben die Wissenschaftler jetzt den entscheidenden Schalter für die Bildung von Flugmuskeln identifiziert: Spalt. Transkriptionsfaktoren wie Spalt spielen eine wichtige Rolle bei der richtigen Übersetzung des genetischen Materials in die Proteine, die von der jeweiligen Zelle benötigt werden. «Das Gen Spalt ist essentiell, damit die ultraschnellen Supermuskeln überhaupt entstehen können», betont Frank Schnorrer. «Wenn dieses Gen fehlt, dann bilden sich anstelle von Flugmuskeln lediglich normale Beinmuskeln aus.» Spalt existiert nur in den Flugmuskeln und ist für den besonderen Aufbau ihrer Myofibrillen verantwortlich. Diese Bestandteile der Muskelfasern ermöglichen erst die Kontraktion des Muskels als Antwort auf die angelegte Spannung beim Flügelschlag. Wenn Spalt fehlt, sind die Fliegen zwar lebensfähig, können aber nicht fliegen.
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