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Woher kommen Babys? Die meisten Erwachsenen sollten diese Frage zumindest im Groben beantworten können. Doch auf zellulärer Ebene bleibt die Geschichte erstaunlich rätselhaft – selbst für Wissenschaftler:innen. Wie wird aus einer einzigen befruchteten Eizelle ein lebender Organismus, der aus Milliarden hochspezialisierter Zellen besteht?

Dieses Rätsel führte am 11. Mai rund 400 Gäste in den barocken Festsaal der Österreichischen Akademie der Wissenschaften zur 19. CeMM Landsteiner Lecture. Mit Witz, Klarheit und spürbarer Begeisterung nahm Jay Shendure das faszinierte Publikum mit auf eine Reise durch das, was er „die unsichtbaren Erzählstränge der Entwicklung – von der Zygote bis zum Neugeborenen“ nannte. Shendure, Professor für Genome Sciences an der University of Washington und Pionier der Einzelzellgenomik, zeigte in seinem Vortrag, wie neue Technologien unser Verständnis der embryonalen Entwicklung grundlegend verändern.

Über Jahrzehnte stützte sich die Entwicklungsbiologie vor allem auf vergleichsweise einfache Organismen wie den Fadenwurm C. elegans, dessen feste Zelllinie sich nahezu vollständig kartieren lässt. Die Entwicklung von Säugetieren hingegen blieb wesentlich schwieriger zu rekonstruieren: ein fließender, dynamischer Prozess, in dem sich Zellzustände kontinuierlich verändern.

Ein Film sich entwickelnder Zellen

Mithilfe groß angelegter Einzelzell-Sequenzierungstechnologien hat Shendures Team inzwischen Entwicklungsatlanten vollständiger Maus-Embryonen erstellt, die Millionen von Zellen über verschiedene embryonale Zeitpunkte hinweg umfassen. Anstatt statische Zelltypen sichtbar zu machen, zeigen diese Daten Entwicklung als kontinuierliche Landschaft aus Übergängen und Verzweigungen – eher wie ein sich entfaltender Film als ein festgelegter Bauplan.

Zu den eindrucksvollsten Momenten des Vortrags gehörten Shendures Einblicke in die Biologie der Geburt selbst. Durch den Vergleich von Zellen unmittelbar vor und nach der Geburt beobachtete sein Team dramatische molekulare Veränderungen, die sich innerhalb weniger Minuten durch den gesamten Körper ziehen, während der Organismus den Übergang vom Leben im Mutterleib zu einem atmenden, eigenständigen Organismus vollzieht, der seinen Stoffwechsel selbst regulieren und seine Körpertemperatur aufrechterhalten muss. Eine vertraute menschliche Erfahrung erschien plötzlich in einem völlig neuen biologischen Licht.

Ebenso beeindruckend waren Shendures neueste CRISPR-basierte Technologien, mit denen sich biologische Ereignisse direkt in die DNA einschreiben und für die Forschung zugänglich machen lassen. In Kombination mit Deep Learning und vergleichender Genomik über Hunderte von Säugetierarten hinweg sollen diese Ansätze jene regulatorischen Sequenzen entschlüsseln, die bestimmen, wann und wo Gene aktiv werden.

Shendure gelang es, die enorme Dimension dieser wissenschaftlichen Vision zu vermitteln: Leben nicht nur zu beschreiben, sondern es letztlich über Zellen, Entwicklungsstadien und Arten hinweg vorherzusagen. Noch lange nach Ende des Vortrags setzten sich die Gespräche beim anschließenden Empfang fort, wo die Gäste angeregt über die Einblicke diskutierten, die der Abend in die Zukunft der Biologie eröffnet hatte.

Musikalisch begleitet wurde die diesjährige Landsteiner Lecture von Marie Spaemann und Christian Bakanic, deren wundervolles Duett aus Cello und Akkordeon das Publikum in faszinierende Klangwelten entführte, in denen Kammermusik mit Einflüssen aus Jazz und Weltmusik verschmolzen wurde.

Über die CeMM Landsteiner Lecture Series

Die CeMM Landsteiner Lecture Series ist nach Karl Landsteiner benannt, dem Wiener Wissenschaftler, der für die Entdeckung der Blutgruppen mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Jedes Jahr wird eine herausragende Persönlichkeit eingeladen, die vom CeMM Faculty aufgrund exzellenter molekularbiologischer Forschung und deren bedeutendem Einfluss auf die Medizin ausgewählt wird.

Von 2007 bis 2018 fand die Lecture im prachtvollen Festsaal der Österreichischen Akademie der Wissenschaften aus dem 18. Jahrhundert statt, in dem einst Haydn und Beethoven ihre Werke uraufführten. 2019 übersiedelte die Veranstaltung in das beeindruckende Haus der Industrie in Wien, während der Pandemie wurde sie online abgehalten. Seit 2022 kehrt die Lecture wieder an ihren historischen Veranstaltungsort in der Österreichischen Akademie der Wissenschaften zurück.