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Wenn zwei Zellmembranen miteinander in Kontakt treten, können sich unter bestimmten Bedingungen Kanäle zwischen ihnen ausbilden. Diese verbreitern sich anschließend, so dass die Zellen miteinander verschmelzen. Amerikanische Forscher haben nun erstmals die für diesen Vorgang notwendige Energie direkt aus Experimenten bestimmt. Darüber berichten sie im Fachmagazin Physical Review Letters.

Bill Hamilton und seine Kollegen vom Nationallaboratorium in Oak Ridge untersuchten in ihren Experimenten das Verschmelzen zweier künstlicher, aus einer Mischung eines Gels und einem Alkohol aufgebauter Zellmembranen. Traten diese miteinander in Kontakt, bildeten sich genau wie in echten biologischen Zellen ebenfalls kleine Verbindungsröhren zwischen den Membranen aus, so dass eine schwammartige Struktur entstand.

Die Forscher trennten dann die so ineinander verwachsenen Membranen voneinander ab, indem sie mit einem sich schnell drehenden Zylinder mechanischen Druck ausübten. Danach beobachteten die Wissenschaftler mithilfe von Laser- und Neutronenstrahlen, wie sich die Membranen wieder zu einem Schwamm vereinigten. Aus der somit aufgezeichneten Dynamik dieses Vorgangs ließ sich dann die für das Verschmelzen notwendige Aktivierungsenergie berechnen.

Hamilton zufolge beträgt diese Energie etwa 170 Millielektronenvolt, in guter Übereinstimmung mit theoretischen Modellen. Biologische Membranen werden allerdings wohl eine etwas höhere Aktivierungsenergie aufweisen, da sie nicht so elastisch sind wie die in diesen Experimenten benutzten künstlichen Membranen. Die Forscher glauben, dass ihre Untersuchungen das Verständnis wichtiger biologischer Vorgänge wie etwa das Eindringen von Viren in Zellen oder Ausschüttungen von Hormonen verbessern können.

Stefan Maier

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