Schrittweise Unterteilung
Die Regulation der Gene

Die Segmentierungs-Genprodukte unterteilen den Embryo in breite Domänen oder Streifen. Sie instruieren die jeweilige Körperregion, den für sie bestimmten Entwicklungsweg einzuschlagen. Fehlt ein Gen, ist die entsprechende Körperregion defekt. Um zu verstehen, woher jeder Körperteil "weiß", was er werden soll, muss man also verstehen, wie diese Gene in ihrem jeweiligen Muster aktiviert werden.

Genetische Analysen haben ergeben, dass der Embryo schrittweise in immer kleiner werdende Abschnitte unterteilt wird. Die von Nüsslein-Volhard und Wieschaus identifizierten Genklassen reflektieren dabei Schritte in einer Hierarchie: Die in breiten Domänen aktiven Gap-Gene sorgen dafür, dass die Paarregel-Gene in sieben Streifen aktiviert werden. Die Paarregel-Gene wiederum sind für die korrekte Aktivierung der Segmentpolaritäts-Gene und damit der Unterteilung in 14 Streifen verantwortlich. Außerdem regulieren sich Vertreter einer Klasse jeweils gegenseitig, um das Muster zu präzisieren.

Noch über den Gap-Genen in dieser Hierarchie liegt eine weitere Genklasse. Die Produkte der "maternalen Gene" werden schon durch die Mutter in das Ei gelegt. Vertreter dieser Klasse, die bei der Unterteilung des Embryos eine Rolle spielen, zeigen meist eine graduelle Verteilung.

Woher weiß man das?
Eine Möglichkeit, die Hierarchie von Genen zu bestimmen, ist die Verteilung ("Expression") eines Gens in der Abwesenheit eines anderen Gens ("Mutante") zu untersuchen. Nehmen wir zum Beispiel an, eine Funktion eines Gens "A" sei es, ein Gen "B" zu aktivieren. In Abwesenheit des Gens "A" ist dann entsprechend auch "B" weniger aktiv, also schwächer exprimiert. Ist nun zum Beispiel ein Gen "C" in Abwesenheit von "B" stärker aktiv als im Normalzustand, oder in einer breiteren Domäne, können wir daraus lernen, dass "B" die Aktivierung von "C" unterdrückt.