Caenorhabditis elegans ist eine frei lebende Spulwurm- bzw. Nematodenart, die im Boden vorkommt und sich von Bakterien ernährt. Wegen ihrer einfachen, gut nachzuverfolgenden Entwicklung, der geringen Zahl an Zellen und der leichten Haltung im Labor ist sie ein wichtiges Forschungsobjekt in der Genetik und Entwicklungsbiologie.
C. elegans ist winzig (etwa 1 mm lang) und durchsichtig. Dadurch lassen sich Zellen und Gewebe unter dem Mikroskop direkt beobachten. Ein ausgewachsenes hermaphroditisches Tier hat 959 somatische Zellen (bei Männchen weicht die Zahl ab) und ein Nervensystem mit etwa 302 Neuronen. Die feste, vollständig beschriebene zelluläre Abstammung (Cell lineage) und die Kartierung des Nervensystems (Connectom) sind zentrale Eigenschaften, die die Art für die Forschung besonders wertvoll machen.
C. elegans kommt in zwei Geschlechtsformen vor: hermaphroditisch und männlich. Ein Hermaphrodit produziert im Larvenstadium Spermien und im erwachsenen Stadium Eizellen, so dass Selbstbefruchtung möglich ist; Männchen produzieren nur Spermien und können Kreuzungen mit Hermaphroditen eingehen. Männchen sind meist seltener und etwas kleiner als Hermaphroditen; sie entstehen auch gelegentlich spontan durch Nichtdisjunktion der Geschlechtschromosomen.
Die Entwicklung von der befruchteten Eizelle bis zum adulten Tier verläuft über mehrere Larvenstadien (L1–L4). Unter günstigen Laborbedingungen (z. B. bei 20 °C) beträgt die Zeit bis zur Geschlechtsreife nur wenige Tage; bei 25 °C sind die Embryonalstadien schneller (im Text wurde für 25 °C eine Embryonalzeit von etwa 14 Stunden angegeben). Unter schlechten Bedingungen kann C. elegans in ein langlebiges, dauerhaft ruhendes Larvenstadium (Dauerstadium) eintreten, das der Verbreitung dient.
Im Labor sind die Würmer leicht zu kultivieren, meist auf Agarplatten mit einer Dünnschicht von Escherichia-coli-Bakterien als Nahrungsquelle. Ihre kurze Generationszeit, der geringe Platzbedarf und die Möglichkeit, große Zahlen zu züchten, machen sie zu einem praktischen Modellorganismus für genetische, molekulare und Verhaltensstudien.
Wissenschaftlich besonders bedeutsam ist, dass C. elegans das erste mehrzellige Organismus war, dessen gesamtes Genom sequenziert wurde. Außerdem wurden in diesem Tier grundlegende molekulare Werkzeuge und Phänomene etabliert oder entdeckt (z. B. Transgenese, Laser-Ablation einzelner Zellen, Fluoreszenzmarker wie GFP und die Entdeckung der RNA-Interferenz in Caenorhabditis, die wichtige Methoden für die Genfunktionen lieferte).
Die Forschung an C. elegans begann systematisch 1965 unter Sydney Brenner. In Laboren weltweit wird das Tier zur Untersuchung vieler biologischer Prozesse eingesetzt, darunter Zellteilung, Differenzierung, Zelltod, Nervensystem und Verhalten, Alterung und Krankheitsmodelle (z. B. neurodegenerative Erkrankungen). Eigenschaften wie Transparenz, ein vollständig nachvollziehbarer Zellstammbaum und die umfangreichen genetischen Werkzeuge sind hier entscheidend.
Für ihre Arbeiten über die genetischen Grundlagen der Entwicklung und des programmierten Zelltods von C. elegans erhielten Sydney Brenner, Robert Horvitz und John Sulston 2002 den Nobelpreis für Medizin. Ihre Ergebnisse zeigten, wie Gene von C. elegans das Wachstum einzelner Zellen und das gezielte Absterben von Zellen steuern, ein Mechanismus, der für viele Tierarten, einschließlich des Menschen, von Bedeutung ist.
Zusammengefasst ist C. elegans ein kompakter, gut untersuchter Organismus, der durch seine Einfachheit und experimentelle Zugänglichkeit bis heute maßgeblich zum Verständnis grundlegender biologischer Prinzipien beiträgt.
