Zelle (Biologie)

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Zelltyp / Erneuerungsrate
Dünndarm 16 Jahre
Dünndarm-Epithel 2-4 Tage
Rippenmuskulatur 15 Jahre
Magen 2-9 Tage
Gebärmutterhals 6 Tage
Lungenbläschen 8 Tage
Geschmacksknospen 10 Tage
Blutplättchen 10 Tage
Osteoklasten 2 Wochen
Epidermiszellen 10-30 Tage
Luftröhre 1-2 Monate
Spermien 2 Monate
Osteoblasten 3 Monate
Rote Blutkörperchen 4 Monate
Leberzellen 0,5-1 Jahr
Fettzellen 8 Jahre
Skelett 10 Jahre

Aufbau einer typischen eukaryotischen Tierzelle:
1. Nucleolus (Kernkörperchen)
2. Zellkern (Nukleus)
3. Ribosomen
4. Vesikel
5. Raues (Granuläres) ER (Ergastoplasma)
6. Golgi-Apparat
7. Mikrotubuli
8. Glattes (Agranuläres) ER
9. Mitochondrien
10. Lysosom
11. Cytoplasma
12. Peroxisomen
13. Zentriolen
Pflanzenzelle
Zwei menschliche Keimzellen, ein Spermium und die im Vergleich dazu sehr große Eizelle, unmittelbar vor der Befruchtung
Das Pantoffeltierchen (Paramecium aurelia) als klassisches Beispiel für einen eukaryotischen Einzeller.
Cholera-Bakterien unter dem Elektronenmikroskop als Beispiel für einfache prokaryotische Zellen.

Die Zelle (von lat. cellula‚ „kleine Kammer, Zelle“; griech. κύτος kytos „Zelle“) ist die kleinste biologische Einheit der heute auf Erden lebenden Organismen. Ihr Aufbau und ihre Funktionalität wird im Rahmen der Zellbiologie (auch Zytologie oder Zellenlehre) erforscht. Entsprechend dem Gesamtorganismus zeigt auch die Zelle ein funktionelle Dreigliederung in ein Informationssystem, ein Transport- und Verteilungssystem und Stoffwechselsystem (Lit.: Rohen 2000, S. 37ff).

Aufbau

Die Größe der Zellen liegt etwa zwischen 1 bis 30 μm. Der Zellkörper wird Zellsoma oder Zytosoma (von griech. κύτος kýtos ‚Höhlung‘ und σῶμα sṓmaKörper‘) bzw. kurz Soma genannt. Bei Nervenzellen wird das den Kern umgebende Soma auch als Perikaryon (von griech. περί peri ‚herum‘ und κάρυον ‚Nuss, Kern‘) bezeichnet.

Alle Zellen sind von einer Zellmembran umgeben, die sie von der Umwelt abgrenzt und ihr inneres Milieu aufrechterhält. Die Zellen von Pflanzen, Bakterien, Pilzen, Algen und manchen Archaeen sind außerhalb der Membran noch von einer aus Polymeren gebildeten Zellwand umhüllt, die als Filter wirkt, die Zelle schützt und stabilisiert und sie bei steigendem Innendruck vor dem Platzen bewahrt.

Die fast nur als Einzeller auftretenden Prokaryoten, zu denen die Bakterien und Archaeen gehören, haben keinen echten Zellkern und sind einfacher aufgebaut als die Eukaryoten, die über einen Zellkern mit einer Kernhülle bzw. Kernmembran verfügen, der die in Chromosomen organisierte Erbinformation, die DNA, enthält. Das Soma der Eukaryoten ist auch reichlich in verschiedenartige Zellkompartimente gegliedert. Die Gesamtheit aller von Zellmembranen umschlossenen Zellbestandteile wird als Intrazelluarraum (IZR) bezeichnet und und ist erfüllt mit Zellflüssigkeit, auch Cytosol oder Zytosol (griech. κύτος kýtos ‚Zelle‘ und lat. solvere, solutum ‚lösen‘, ‚auflösen‘) genannt, und enthält verschiedene Organelle und Vesikel bzw. Vakuolen, gelöste Stoffe, Proteine und andere Einschlüsse. Das Cytoplasma (auch Zytoplasma) besteht aus dem Cytosol und dem festeren Cytoskelett (auch Zytoskelett oder Zellskelett). Das Cytosol besteht zu ca. 70 % aus Wasser, in dem Ionen und andere kleinere und größere wasserlösliche Moleküle (z.B. Proteine) gelöst sind[1]. Die Kern-Plasma-Relation, das Volumsverhältnis des Zellkerns zur gesamten Zelle, beträgt in der Regel zwischen 5 und 10 %; bei sehr kleinen Zellen wie beispielsweise Lymphozyten kann es bei bis zu 50 % liegen.

Das endoplasmatische Retikulum (kurz ER, von lat. reticulum „Wurfnetz“) ist ein von Biomembranen umschlossenes, verzweigtes Kanalsystem flächiger Hohlräume, das sich mit Ausnahme von ausgereiften Erythrozyten in allen eukaryotischen Zellen befindet und je nach Zelltyp unterschiedlich stark ausgeprägt ist.

Bei der Zellteilung (Cytokinese) spaltet sich eine Zelle in zwei, manchmal auch mehr Tochterzellen, indem zwischen ihnen eine Zellmembran ausgebildet wird. Damit alle Tochterzellen über ein vollständiges Genom verfügen, muss dieses vollständig repliziert werden. Bei Zellen mit Zellkern (Eukaryoten) geht der Zellteilung daher unmittelbar eine Kernteilung voraus, die auf zwei Arten erfolgen kann. Bei der ungeschlechtlichen Mitose entstehen zwei Tochterkerne mit identischer genetischer Information, während bei der geschlechtlichen Meiose der Chromosomensatz halbiert wird.

Vielzeller

Mehrzeller bzw. Vielzeller (Metazoa, von altgriech. μετα meta, deutsch ‚danach‘ und ζῷον zóon ‚Tier‘) bilden verschiedenartig differenzierte Zellen, die sich nach ihrer Funktion und Morphologie in verschiedene Zelltypen einteilen lassen; im menschlichen Organismus gibt es mehr als 210 verschiedene Zelltypen (→ Liste menschlicher Zelltypen). Spezialisierte Zellen können sich bei Vielzellern auch zu funktionellen Einheiten in Form eines Gewebes zusammenschließen. Vielzellige Tiere mit Ausnahme der Schwämme werden daher auch als Gewebetiere (Eumetazoa) bezeichnet. Die pluripotenten bzw. totipotenten embryonalen Stammzellen können sich noch zu Zellen aller drei Keimblätter bzw. zu einem ganzen Organismus differenzieren, während sich adulte Stammzellen nur mehr zu bestimmten Gewebetypen entwickeln. Aus den somatischen Zellen (Körperzellen) können auch keine Gameten (Keimzellen bzw. Geschlechtszellen) gebildet werden.

Rhythmische Zellerneuerung

Neuere Untersuchungen des schwedischen Stammzellenbiologen Jonas Frisén haben bestätigt, dass sich die Zellen des menschlichen Organismus durchschnittlich alle 7 bis 10 Jahre (→ Siebenjahresperioden) erneuern, wobei allerdings die Erneuerungsrate bei verschiedenen Zelltypen sehr unterschiedlich ist (siehe Tabelle). Die Bestimmung gelang mittels der in den Zellen eingelagerten C14-Isotope, die durch die 1963 endgültig eingestellten oberirdischen Atomwaffentests in den Biokreislauf gelangt waren. Da seitdem die C14-Konzentration in der Atmosphäre alle elf Jahre um rund die Hälfte abgenommen hatte, konnte er das Zellalter der verschiedenen Gewebetypen exakt berechnen.[2][3][4][5]

Entwicklung

Zellen bilden aus anthroposophischer Sicht nicht den Ursprung des irdischen Lebens, sondern sind erst in einer späteren Phase der Erdentwicklung entstanden. Ursprünglich, nach der Trennung von Sonne und Erde in der hyperboräischen Zeit, war die Erde als Ganzes ein lebendiges Wesen, das sein Leben der kosmisch-ätherischen Umgebung zu verdanken hat. Aus diesem Gesamtleben der Erde haben sich zunächst riesenhafte Einzellebewesen von noch sehr flüchtiger und wandelbarer Gestalt und zugleich auch die ersten toten, aber ebenfalls noch sehr weichen Stoffe abgesondert. Zu dieser Zeit bildeten Mond und Erde noch einen gemeinsamen Himmelskörper. Aus diesen Urlebewesen, die noch keine fossilen Spuren hinterlassen haben, sind erst allmählich die ersten Einzeller und später auch mehrzellige Lebewesen entstanden.

"Mit dem Heraustreten der feinsten Materien war eine Verdichtung der zurückbleibenden Materie verbunden. Auf der einen Seite tritt heraus der fein leuchtende Sonnenleib, auf der anderen Seite wird die Materie der Erde viel dichter. Sie kommt in einen wässerigen Zustand, dichter als unser Meerwasser, denn es war in ihr auch alles enthalten, was heute fest ist. Mit dem Flüssigwerden tritt ein neues Element auf. In dem Maße, wie das Wasser auftritt, wirkt aus dem Kosmos und aus der Erde heraus die Sphärenmusik, die Weltentöne. Es ist nicht solche Musik wie heute, die durch die Luft fortgepflanzt wird. Die Entwickelung der Erde steht nun unter dem Einfluß der Weltenmusik. Die Materien heben sich als einzelne Stoffe aus der undifferenzierten, großen Materie heraus. Es fangen die Erdenstoffe an zu tanzen unter dem Einfluß der Weltenmusik. Das ist die Differenzierung der Stoffe in lauter organische Stoffe, zum Beispiel in Eiweiß. So entstand organische Materie, das Protoplasma, unter dem Einfluß der Weltenmusik, ähnlich wie heute die Chladnischen Klangfiguren. Diese Stoffe, eiweißartige, leimige Substanz, werden hineingeschoben in die früheren Kraftlinien der Menschenanlage. Die Zellen, die man heute als das erste in der Entwickelungsgeschichte der Organismen ansieht, entstanden viel später. Sie wurden erst geboren von gewissen Wesenheiten. Auch das Atom ist nie das ursprüngliche, ist immer das, was aus dem Ganzen herausfällt. Niemals setzt sich das Ganze aus den Zellen zusammen. Gefördert wurde der ganze Vorgang dadurch, daß der Mond noch in dem Erdenkörper darin war." (Lit.: GA 98, S. 215)

"Und dem Sonnenhaften entgegengestellt empfand man das Mondenhafte. Die Kräfte, die dann im Monde konzentriert waren, waren einstmals mit der Erde verbunden.

Aber sie sind nicht restlos fortgezogen, sie haben etwas zurückgelassen in der Erde. Wenn es bloß Sonnenkräfte gäbe, so würden allein wuchernde, wachsende Zellen zum Beispiel entstehen, Lebendiges immer mit dem kleinen oder großen Zellencharakter entstehen. Das Mannigfaltige, das Gestaltete, das rührt nicht von den Sonnenkräften, sondern von den mit den Sonnenkräften zusammenwirkenden Mondenkräften her." (Lit.: GA 228, S. 108)

"Nun, ich habe schon früher und auch wieder gestern darauf aufmerksam gemacht, daß man in der heutigen Wissenschaft vielfach erwartet, es werde sich einstmals ergeben, daß die Zellen eine sehr komplizierte chemische Struktur haben, so daß wir gewissermaßen die komplizierteste chemische Formel finden würden für das, was in der Zelle sich darbietet. Das ist aber ein vollständig unrichtiger Gedanke.

Zeichnung aus GA 207, S. 127 (Tafel 14)

In der Zelle, schon in der gewöhnlichen organischen Zelle ist es so (siehe Zeichnung, hell), daß das chemische Zusammenhalten darinnen nicht etwa stärker ist als in einer gewöhnlichen komplizierten chemischen Verbindung, sondern im Gegenteil: chaotisch werden die chemischen Wahlverwandtschaften gerade, und am allerchaotischsten sind sie in der befruchteten Keimzelle. Die befruchtete Keimzelle ist in bezug auf das Materielle direkt Chaos, Chaos, das zerfällt, Chaos, das wirklich zerfällt. In dieses verfallende Chaos ergießt sich das, was ich Ihnen als den Menschen geschildert habe, der sich eben in der Weise, wie ich es beschrieben habe, gebildet hat (lila). Und nicht durch den Keim selber, sondern durch die Prozesse, die im mütterlichen Leibe zwischen dem Embryo und der Umgebung vor sich gehen, bildet sich dann das eigentlich Physische aus. Es wird also tatsächlich dasjenige, was da aus der geistigen Welt herunterkommt, in das Leere hineingelegt und nur durchtränkt mit mineralischer Substanz. Es ist, wie Sie sehen können, ein durchaus durchsichtiger Vorgang, der hier geschildert wird." (Lit.: GA 207, S. 127f)

Auch die Zellen selbst haben sich durch den kosmischen Einfluss gebildet:

"Diese Kräfte, die im Makrokosmos zu beobachten sind, wirken bis in das Zellige hinein. Und das, was in den Zellen wirkt, ist im Grunde genommen nichts anderes als ein Abbild dieser makrokosmischen Wirkung." (Lit.: GA 312, S. 109)

Insbesondere bildet die befruchtete Eizelle (lat. ovum, Mehrzahl: ova), die Zygote, in ihrer inneren Struktur die kosmischen Verhältnisse im Kleinen ab:

"Wenn diese kleine Zelle im Leibe der Mutter ist, dann wirkt eigentlich die ganze Welt auf diese Zelle ein - die ganze Welt. Heute kann man natürlich auf diese Dinge noch nicht mit dem nötigen Verständnis eingehen. Aber dennoch: Es wirkt die ganze Welt auf eine solche Zelle ein. Es ist nicht einerlei, ob, sagen wir, dieses Ei sich teilt, wenn da oben der Mond vor der Sonne steht; da ist es anders, als wenn der Mond abseits von der Sonne steht und so weiter. Also dei ganze Sternenhimmel hat auf diese Zelle einen Einfluß. Und unter dem Einfluß dieses Sternenhimmels bildet sich auch das Innere der Zelle aus.

Nun, sehen Sie, wenn das Kind in den ersten Monaten ist - ich habe es Ihnen schon gesagt -, da ist ja eigentlich vom Kind nur der Kopf ausgebildet (es wird gezeichnet). Der Kopf ist ausgebildet, und der übrige Körper ist eigentlich nur solch ein Anhängsel; da sind dann kleine Stummel, die Hände, und andere kleine Stummel, die Beine. Und immer mehr und mehr wird dieses kleine Wesen eben so, daß es seine Hände und Arme umbildet, und diese Stummel da zu Füßen umbildet und so weiter.

Woher kommt das? Das müssen wir uns fragen: Woher kommt das? Das kommt davon her, daß der Mensch, je früher er im Keimzustand ist, desto mehr noch der Sternenwelt ausgesetzt ist, und je mehr er sich entwickelt, je längere Monate er im Mutterleibe ist, desto mehr der Schwerkraft der Erde ausgesetzt wird. Solange der Sternenhimmel auf den Menschen wirkt, ordnet er alles so an, daß die Hauptsache der Kopf ist. Erst die Schwerkraft treibt das andere da heraus. Und es ist so, daß eigentlich, je weiter wir zurückgehen in den ersten, zweiten Monat der Schwangerschaft, wir da um so mehr finden, daß alle diese Zellen, die da entstehen - Millionen von solchen Zellen bilden sich nach und nach -, dem Sterneneinfluß ausgesetzt sind und dann immer mehr und mehr von der Erde abhängig werden." (Lit.: GA 348, S. 59f)

"Man studiert, wie sich dieses innere Gefüge ändert, während die weibliche Keimzelle zum Beispiel befruchtet wird. Man verfolgt die einzelnen Stadien, wie die Zelle sich in ihrer inneren Struktur ändert, wie sie sich dann teilt, wie sich der Teil, Zelle an Zelle, angliedert und aus der Zusammenfügung eine kompliziert aufgebaute Gestalt entsteht. Das studiert man. Aber es fällt einem nicht ein, sich zu fragen: Ja, womit hängt denn eigentlich dieses ganze Leben in der Zelle zusammen? Was liegt denn da eigentlich vor? - Es fällt einem nicht ein, das zu fragen.

Was da vorliegt in der Zelle, das ist ja zunächst mehr abstrakt so zu fassen: Ich habe die Zelle. Nehmen wir sie zunächst in ihrer am häufigsten vorkommenden Form, in der kugeligen Form. Diese kugelige Form wird ja mitbedingt von der dünnflüssigen Substanz. Diese kugelige Form hat in sich eingeschlossen die Gerüstform. Und die kugelige Form, was ist sie? Die dünnflüssige Masse ist noch ganz sich selbst überlassen, sie folgt also denjenigen Impulsen, die um sie herum sind. Was tut sie? Ja - sie bildet das Weltenall nach! Sie hat deshalb ihre kugelige Form, weil sie den ganzen Kosmos, den wir uns auch zunächst ideell als eine Kugelform, als eine Sphäre vorstellen, weil sie den ganzen Kosmos in Kleinheit nachbildet. Jede Zelle in ihrer Kugelform ist nichts anderes als eine Nachbildung der Form des ganzen Kosmos. Und das Gerüst darin, jede Linie, die da im Gerüst gezogen ist, ist abhängig von den Strukturverhältnissen des ganzen Kosmos. - Wenn ich mich jetzt zunächst abstrakt ausdrücken soll: Nehmen Sie an, Sie haben die Weltensphäre, ideell begrenzt (Fig. 7). Darin meinetwillen haben Sie hier einen Planeten und hier einen Planeten (a, ai). Die wirken so, daß die Impulse, mit denen sie aufeinander wirken, in dieser Linie liegen. Hier (m) bildet sich, natürlich schematisch gezeichnet, eine Zelle, sagen wir. Ihre Umgrenzung bildet die Sphäre nach. Hier innerhalb ihres Gerüstes (Fig. 8) hat sie ein Festes, welches von der Wirkung dieses Planeten (a) auf diesen (ai) abhängt. Nehmen Sie an, hier wäre eine andere Planetenkonstellation, die so aufeinander wirkt (b, bi).

Fig. 7 und Fig. 8 aus GA 323, S. 32

Hier wäre wiederum ein anderer Planet (c), der keinen Gegensatz hat. Der verrenkt diese ganze Sache, die sonst vielleicht rechtwinkelig stünde. Es entsteht die Bildung etwas anders. Sie haben in der Gerüststruktur eine Nachbildung der ganzen Verhältnisse im Planetensystem, überhaupt im Sternensystem. Sie können konkret hineingehen in den Aufbau der Zelle, und Sie bekommen eine Erklärung für diese konkrete Gestalt nur, wenn Sie in der Zelle sehen ein Abbild des ganzen Kosmos.

Und nun nehmen Sie die weibliche Eizelle und stellen sich vor, diese weibliche Eizelle hat die kosmischen Kräfte zu einem gewissen inneren Gleichgewicht gebracht. Diese Kräfte haben Gerüstform angenommen und sind in der Gerüstform in einer gewissen Weise zur Ruhe gekommen, gestützt durch den weiblichen Organismus. Nun geschieht die Einwirkung der männlichen Geschlechtszelle. Die hat nicht den Makrokosmos in sich zur Ruhe gebracht, sondern sie wirkt im Sinne irgendwelcher Spezialkraft. Sagen wir, es wirkt die männliche Geschlechtszelle im Sinne gerade dieser Kraftlinie auf die weibliche Eizelle, die zur Ruhe gekommen ist, ein. Dann geschieht durch diese Spezialwirkung eine Unterbrechung der Ruheverhältnisse. Es wird gewissermaßen die Zelle, die ein Abbild ist des ganzen Makrokosmos, dazu veranlaßt, ihre ganze mikrokosmische Gestalt wiederum hineinzustellen in das Wechselspiel der Kräfte. In der weiblichen Eizelle ist zunächst in ruhiger Abbildung der ganze Makrokosmos zur Ruhe gekommen. Durch die männliche Geschlechtszelle wird die weibliche herausgerissen aus dieser Ruhe, wird wiederum in ein Spezialwirkungsgebiet hineingezogen, wird wiederum zur Bewegung gebracht, wird wiederum herausgezogen aus der Ruhe. Sie hat sich zur Nachbildung des Kosmos in die ruhige Form zusammengezogen, aber diese Nachbildung wird hineingezogen in die Bewegung durch die männlichen Kräfte, die Bewegungsnachbildungen sind. Es werden die weiblichen Kräfte, die Nachbildungen der Gestalt des Kosmos und zur Ruhe gekommen sind, aus der Ruhe, aus der Gleichgewichtslage gebracht.

Da bekommen Sie Anschauungen über die Form und Gestaltung des Kleinsten, des Zellenhaften, von der Astronomie aus. Und Sie können gar nicht Embryologie studieren, ohne daß Sie Astronomie studieren. Denn das, was Ihnen die Embryologie zeigt, ist nur der andere Pol desjenigen, was Ihnen die Astronomie zeigt. Wir müssen gewissermaßen auf der einen Seite den Sternenhimmel verfolgen, wie er aufeinanderfolgende Stadien zeigt, und wir müssen nachher verfolgen, wie eine befruchtete Keimzelle sich entwickelt. Beides gehört zusammen, denn das eine ist nur das Abbild des anderen. Wenn Sie nichts von Astronomie verstehen, werden Sie niemals die Kräfte verstehen, die im Embryo wirken. Und wenn Sie nichts von Embryologie verstehen, so werden Sie niemals den Sinn verstehen von den Wirkungen, die dem Astronomischen zugrunde liegen. Denn diese Wirkungen zeigen sich im Kleinen in den Vorgängen der Embryologie." (Lit.: GA 323, S. 31ff)

Siehe auch

Literatur

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Literaturangaben zum Werk Rudolf Steiners folgen, wenn nicht anders angegeben, der Rudolf Steiner Gesamtausgabe (GA), Rudolf Steiner Verlag, Dornach/Schweiz
Email: verlag@steinerverlag.com URL: www.steinerverlag.com. Freie Werkausgaben gibt es auf fvn-rs.net, archive.org und im Rudolf Steiner Online Archiv.
Eine textkritische Ausgabe grundlegender Schriften Rudolf Steiners bietet die Kritische Ausgabe (SKA) (Hrsg. Christian Clement): steinerkritischeausgabe.com
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Einzelnachweise

  1. K. Luby-Phelps: Cytoarchitecture and physical properties of cytoplasm: volume, viscosity, diffusion, intracellular surface area. In: International review of cytology. Band 192, 2000, S. 189–221, doi:10.1016/S0074-7696(08)60527-6, PMID 10553280 (Review).
  2. Kirsty L. Spalding, Ratan D. Bhardwaj, Bruce A. Buchholz, Henrik Druid, Jonas Frisén: Retrospective Birth Dating of Cells in Humans, in: Cell Volume 122, Issue 1, 15 July 2005, pp. 133-143 doi:10.1016/j.cell.2005.04.028 pdf
  3. Jonas Frisén et al.: Dynamics of Cell Generation and Turnover in the Human Heart, in: Cell Volume 161, Issue 7, 18 June 2015, pp. 1566-1575 doi:10.1016/j.cell.2015.05.026 pdf
  4. Samiha Shafy: Körperzellen sind sieben bis zehn Jahre alt, Die Zeit, 24.08.2005 online
  5. Petra Apfel: Der Sieben-Jahres-Mythos: Sie sind viel jünger als Sie glauben, Focus.de, 26.01.2016 online