Skelett

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Skelett

Das Skelett, auch Skelet (gr. skeletos ‚Äěausgetrockneter K√∂rper‚Äú, ‚ÄěMumie‚Äú[1]), ist in der Biologie bzw. in der Anatomie der K√∂rperbestandteil, der die St√ľtzstruktur eines Lebewesens bildet. Es gibt zwei unterschiedliche Skelettarten: Das Exoskelett, das die stabile, √§u√üere H√ľlle eines Organismus bildet, und das Endoskelett, das die St√ľtzstruktur im Inneren des K√∂rpers bildet.

Im √ľbertragenen Sinne versteht man in der Technik unter einem Skelett auch eine tragende Struktur, beispielsweise eines Geb√§udes.

Inhaltsverzeichnis

Zytoskelett

Endothelzellen unter dem Mikroskop. Die Mikrotubuli sind in gr√ľn, Aktinfilamente sind in rot markiert worden. Die Zellkerne sind blau markiert.

Das Zytoskelett (gr. kytos=Zelle) dient zur Stabilisierung und Formwahrung der Zellen. Weiterhin k√∂nnen sich Zellen mit dessen Hilfe bewegen und Stoffe in ihrem Inneren transportieren. Au√üerdem √ľbernehmen Teile des Zytoskeletts auch Aufgaben in der Signal√ľbertragung zwischen Zellen. Es besteht aus d√ľnnen Proteinen, die die Zelle je nach Bedarf auf- und wieder abbauen kann. Diese werden als Mikrofilamente bezeichnet und verlaufen wie Fasern in alle Richtungen durch die Zelle. Bei Eukaryoten werden drei verschiedene Typen von Filamenten unterschieden: Aktinfilamente, Mikrotubuli und Intermedi√§rfilamente. Die Filamente der Prokaryoten sind zwar homolog zu denen der Eukaryoten, besitzen jedoch einen anderen Aufbau.

Hydroskelett

Die einfachste Skelettform, die vor allem bei verschiedenen wirbellosen Tieren auftaucht, die als W√ľrmer bezeichnet werden, ist das Hydroskelett, bei dem der √§u√üere Hautmuskel wie ein Schlauch das Wasser im Inneren des K√∂rpers zusammendr√ľckt. Da Wasser kaum komprimierbar ist (d.h. sich nicht zusammendr√ľcken l√§sst), wirkt der K√∂rper relativ stabil.

Exoskelett

Kopf einer Ameise

Andere Tiere, vor allem die Gliederf√ľ√üer (gr: arthropoda), und hier besonders Insekten, Kieferklauentr√§ger und Krebstiere, haben Exoskelette entwickelt. Da diese nur begrenzt mitwachsen k√∂nnen, finden in der Individualentwicklung meistens H√§utungen statt, bei denen die w√§hrend des Wachstums zu klein gewordene H√ľlle abgestreift wird.

Exoskelette k√∂nnen aus verschiedenen Materialien bestehen. Beispiele hierf√ľr sind Chitin (bei Gliederf√ľ√üern), Kalziumverbindungen (bei Korallen, Mollusken und einigen Vielborstern) oder Silikat (bei Kieselalgen und Strahlentierchen).

Das Exoskelett von Insekten dient nicht nur als Schutz, sondern auch als Oberfl√§che zum Muskelansatz, als wasserdichter Schutz vor Austrocknung und als Sinnesorgan zur Interaktion mit ihrer Umwelt. Es besteht aus mehreren Schichten mit vier funktionell unterschiedlichen Regionen: Epicuticula, Procuticula, Epidermis und Basallamina[2]. Obwohl das Exoskelett der Gliederf√ľ√üer zum Gro√üteil aus Chitin besteht, trifft dies nicht hundertprozentig zu.

Endoskelett

Vom Endoskelett spricht man, wenn die St√ľtzstruktur der Tiere sich innerhalb des K√∂rpers befindet. Diese Strukturen findet man etwa bei Chordatieren, Stachelh√§utern und Schw√§mmen. Ein Endoskelett gibt dem K√∂rper Halt und Stabilit√§t und erm√∂glicht ihm die freie Bewegung. Echtes Endoskelett entstammt dem Mesoderm, diese Art von Skelett findet sich in den Chordatieren und den Stachelh√§utern.

Schwämme

Spicula eines Pachastrelliden

Das Skelett der Schwämme besteht aus mikroskopisch kleinen kalk- oder siliciumdioxidhaltigen Spiculae. Weiterer Bestandteil bei den Hornkieselschwämmen (Demospongiae) ist Spongin. Die Spiculae werden von Skelerocyten, einer Zellart im Mesogloea (bindegewebsartige Mittelschicht) gebildet. Je nachdem, ob die Spiculae aus Kalk oder Siliziumdioxid gebildet werden, spricht man von Kalk- oder Kieselschwämmen.

Stachelhäuter

Das Skelett der Stachelhäuter, zu denen unter anderem auch die Seesterne gehören, besteht aus Calcit und einem geringen Magnesiumoxidanteil. Es liegt unterhalb der Oberhaut (Epidermis) im Mesoderm und wird innerhalb von Zellverbänden von Skelettbildungszellen (Sclerocyten) gebildet. Dieses von den Sklerocyten geformte Gebilde (Stereom) ist porös und deshalb fest und zugleich leicht. Es verwächst zu Platten (Ossikel), die in alle Richtungen wachsen können und somit auch den Verlust eines Körperteils ersetzen können. Gelenke, die einzelne Skelettteile verbinden, können durch die Muskulatur bewegt werden.

Chordatiere

Das Skelett der Wirbeltiere und der Sch√§dellosen besteht aus festen Elementen, die √ľber Skelettmuskeln gegeneinander bewegt werden k√∂nnen. Bei Menschen und generell bei den meisten Wirbeltiergruppen werden diese Elemente als Knochen bezeichnet. Weiterer wichtiger Baustein von Endoskeletten sind die Knorpel. Bei S√§ugetieren findet man sie √ľberwiegend in den Gelenkbereichen. Bei anderen Tieren, wie den Knorpelfischen, zu denen die Haie z√§hlen, ist das Skelett g√§nzlich aus Knorpeln aufgebaut.

Während Knochen aus Osteozyten (spezifische Zellen des Knochens) besteht, die um sich herum eine Matrix aus Collagen aufbauen, in die inorganische Elemente wie Hydroxyapatitkristalle (Ca5(PO4)3OH) eingelagert werden, besteht Knorpel aus Chondrozyten (spezifische Zellen der Knorpel), die um sich herum eine wasserreiche Matrix aus Proteoglycan und Glycoproteinen aufbauen. Anhand der Interzellulärmatrix wird zwischen hyalinem, elastischem und Faserknorpel unterschieden.

Knochen bilden neben ihrer St√ľtzfunktion des K√∂rpers und Schutzfunktion f√ľr die inneren Organe die mechanische Grundlage, die erst eine Bewegung erm√∂glicht. Au√üerdem dienen sie, auf zellul√§rer Ebene, als Calcium- und Phosphatspeicher.

Wirbeltiere

Dem Skelett der Wirbeltiere sind viele Gemeinsamkeiten ansehbar, trotzdem unterscheidet es sich, je nach Lebensraum und Anforderungen, teilweise erheblich. Mit diesen Gemeinsamkeiten und Unterschieden beschäftigt sich die Vergleichende Anatomie.

Das Skelett der Wirbeltiere wird in einen cranialen Teil (Cranium) und einen postcranialen Teil (Postcranium) unterschieden. Der craniale Teil umfasst nur den Sch√§del, w√§hrend der postcraniale Teil den Rest des Skeletts umfasst. Das Postcranium wird weitergehend in das axiale und das appendikul√§re Skelett unterteilt. Zum axialen Skelett geh√∂ren der Rumpf mit Wirbels√§ule, Kreuzbein, Rippen und Brustbein. Die Gliedma√üen, der Schulterg√ľrtel sowie der Beckeng√ľrtel werden dagegen dem appendikul√§ren Skelett zugeordnet.

Fische

Das Skelett der Fische besteht entweder aus Knorpel (Knorpelfische) oder aus Knochen (Knochenfische). Die Hauptmerkmale der Fische, die Flossen, sind mit kn√∂chernen Flossenstrahlen (Radien) verst√§rkt. Die Flossen, mit Ausnahme der Schwanzflosse, haben keine direkte Verbindung mit der Wirbels√§ule, sie werden lediglich durch die an den Flossentr√§gern (Radiale) ansetzenden Muskeln gest√ľtzt. Die Rippen setzen an der Wirbels√§ule an und umspannen auch den Bauchraum bis zum After. Ein Brustbein fehlt. Die Gr√§ten bestehen aus verkn√∂chertem Bindegewebe in den Muskelscheiden der Knochenfische.

Vögel

Um das Gewicht der V√∂gel m√∂glichst gering zu halten, sind einige der Vogelknochen mit Luft gef√ľllt.

Walskelett
Meeressäuger

Um eine Fortbewegung der Meeress√§uger im Wasser zu erleichtern bzw. zu erm√∂glichen, haben sich bei ihnen die Vorderextremit√§ten zu paddelartigen Flossen umentwickelt. Die Hinterbeine gingen entweder g√§nzlich verloren, wie z. B. bei den Walen und Seek√ľhen oder vereinigten sich zu einer einheitlichen Schwanzflosse (wie z. B. bei Robben).

Menschen
Hauptartikel: Knochen des Menschen
Menschliches Skelett (Frontansicht)

Das menschliche Skelett hat einen Anteil von 12 Prozent am Gesamtgewicht, bei einem 75 Kilogramm schweren Menschen wiegen die Knochen also nur neun Kilogramm. Das Skelett eines erwachsenen Menschen besteht aus etwas √ľber 200 Knochen (genaue Zahlen schwanken zwischen Individuen). Das menschliche Skelett braucht mehrere Jahre, bis es vollst√§ndig entwickelt ist. Obwohl der Oberarmknochen (lat. Humerus) bereits im Mutterleib (8. Woche) verkn√∂chert (ossifiziert), ist das Skelett erst um das 20. Lebensjahr herum vollst√§ndig entwickelt.

Fossilien

Skelette und Skelettteile sowie deren Versteinerungen geh√∂ren zu den wichtigsten Hinterlassenschaften, die von Lebewesen fossil √ľberliefert sind, oft sogar zu den einzigen, vor allem dann, wenn sie aus festeren Substanzen (Kalk, Silikat) bestehen. Sie bilden dadurch eine wichtige Quelle f√ľr das Studium ausgestorbener, aber auch noch lebender Arten. Weichere Skelettteile (etwa aus Knorpel) bleiben dagegen oft nur unter g√ľnstigen Bedingungen erhalten. So ist z. B. Dunkleosteus nur durch seinen Sch√§del- und Nackenpanzer fossil √ľberliefert.

Aus solchen Fossilien werden z. T. weitreichende Schl√ľsse auf Anatomie, Physiologie, Lebensweise (Zusammenleben, Ern√§hrung, Fortpflanzung etc.), Verbreitung und Ausbreitung, Entstehung und Aussterben oder Verwandtschaft zu anderen Arten gezogen. Dies kann problematisch sein, wenn keine weiteren Quellen zur Verf√ľgung stehen. Beispielsweise k√∂nnen √§hnliche Merkmale auf konvergenter Evolution beruhen. Zudem ist die fossile √úberlieferung oft sehr l√ľckenhaft.

Literatur

  • Milton Hildebrand/George E. Goslow: Vergleichende und funktionelle Anatomie der Wirbeltiere, Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-00757-1

Quellen

  1. ‚ÜĎ Ulrich Lehmann: Pal√§ontologisches W√∂rterbuch. 4. Auflage. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1996, S. 221.
  2. ‚ÜĎ NC State University

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Skelett ‚Äď Bedeutungserkl√§rungen, Wortherkunft, Synonyme, √úbersetzungen
 Commons: Skelett ‚Äď Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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Synonyme:

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