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Reddit – askscience – Wenn der Zellkern die „Schaltzentrale“ der Zelle ist und Bakterienzellen keine Kerne haben, wie werden dann ihre „Entscheidungen“ getroffen?

tldr: Einen Zellkern (und andere Kompartimente) zu haben, ist genau so, wie ein größeres Unternehmen mehr Bürokratie hat: Es macht das große Unternehmen überschaubarer, aber komplexer.

Die Entscheidungsfindung in jeder Zelle funktioniert so: Einheit A (ein Protein, RNA, DNA, Lipide) bindet Einheit B. Dadurch wird Entität B verändert, die von da an anders mit dem Rest der Zelle interagiert. Feed-forward- und Feed-back-Schleifen von Ketten interagierender Entitäten (=Signalkaskaden) können dann dazu führen, dass zelluläre Aktivitäten vorübergehend oder dauerhaft eingeschaltet werden.

Damit eine Interaktion stattfinden kann, müssen sich die beiden Entitäten A und B also treffen können. Im Idealfall ist die Zelle also ein gut gemischter Haufen, so dass alle Reaktionen sofort ablaufen. Man beachte, dass dies bedeutet, dass die Entscheidungsfindung in der Zelle überall dort stattfindet, wo Signalmoleküle interagieren, d.h. viele Entscheidungen werden an der Zellperipherie getroffen, und nur einige Entscheidungen müssen so weit eskaliert werden, dass sie die DNS erreichen.

Ein Zellkern fügt zwei Dinge hinzu: Er erschwert den Zugang von Signalen (aber auch von allem, was die DNS verändern könnte), was bedeutet, dass es mehr Kontrolle darüber gibt, welche Entscheidungen getroffen werden, ohne die DNS zu beeinflussen, und welche Entscheidungen die DNS beeinflussen müssen. Eine weitere Folge der Existenz eines Zellkerns und anderer Kompartimente ist, dass man die DNA in einer anderen chemischen Umgebung aufbewahren kann als dort, wo Proteine hergestellt und verändert werden. Kernaktin und zytoplasmatisches Aktin zum Beispiel tun sehr unterschiedliche Dinge, obwohl sie das gleiche Molekül sind.