Evolution und Entwicklung
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Evolution und Entwicklung • Wie aus einzelnen Zellen die Menschen wurden: Phylogenese • Klassische Genetik: Mendel • Moderne Genetik: Watson & Crick • Wie aus einer einzigen Zelle ein Mensch wird: Ontogenese Vererbung und Umwelt Einflußfaktoren Belege für Evolutionstheorie Stadien der Evolution Neuere Evolution Gemeinsamkeiten der DNA zwischen verschiedenen Arten Vom Affen zum Menschen Entstehung des Menschen • • • • • • 6 MJ: Menschenaffen -> Australopithecus 2 MJ: Homo habilis/erectus (Werkzeuge) 200 TJ: Neanderthaler (großes Gehirn) 25 TJ: Cro Magnon (Wandmalereien) 10 TJ: sesshafte Bauern und Viehzüchter 3 TJ: Erfindung der Schrift Wie wir früher aussahen... Wer ist der Schlaueste? Gehirnstatistik Neokortex Nahrung für das Gehirn Spezialisierung Mendel‘s Beobachtungen Mendel‘sche Regeln • Es gibt zwei Arten von Erbfaktoren (Gene) für dichotome Merkmale • Die beiden Gene, die für ein bestimmtes Merkmal verantwortlich sind, heißen Allele (homozygot oder heterozygot) • Einer der beiden Alleltypen dominiert den anderen (dominant vs rezessiv, Genotyp und Phänotyp) • Der Organismus ererbt zufällig eines der Merkmale vom Vater und eines von der Mutter. Menschlicher Chromosomensatz Befruchtung Pause Meiotische Zellteilung Zufällige Verteilung Väterliche und mütterliche Chromosomen werden zufällig miteinander kombiniert. Es ergeben sich 2N verschiedene Kombinationsmöglichkeiten, wobei N die Anzahl der Chromosomen ist. Crossing Over Autosomal-dominante Vererbung Z.B. Huntington-Krankheit: •Progressive Bewegungsstörung •Schwerer geistiger Verfall •Tritt erst ab ca. 40. Lebensjahr auf •Unheilbar, Tod meist nach ca. 15 Jahren Huntington-Krankheit Autosomal-rezessive Vererbung Z.B. Phenylketonurie: •Sonderbarer Geruch im Urin durch hohe Konzentration von Phenylbrenztraubensäure. •Führt zu verzögerter geistiger Entwicklung •Durch Fehlen eines einzelnen Enzyms ausgelöst! Stammbaum bei der PKU X-chromosomale Vererbung Z.B. Rot-Grün-Farbenblindheit: Tritt bei ca. 5% aller Männer auf und fast nie bei Frauen, DNA-Doppelhelix DNA-Replikation Messenger-RNA Der genetische Code Translation Genexpression Selektive Expression Wichtige Fakten • Nukleotide (mit ihren vier verschiedenen Basen) sind die elementaren Grundbausteine aller Gene • Das menschliche Genom besteht aus etwa 3 Milliarden Nukleotiden und enthält etwa 30.000 Gene • Ein einziges Gen enthält zwischen wenigen Tausend und einige Millionen Nukleotiden Noch mehr Fakten... • Ein Bereich eines jeden Gens codiert eine bestimmte Proteinstruktur (der Rest dient zum Teil der Regulation) • Sequenzen aus drei Basen (Codons) codieren jeweils eine Aminosäure • Alle Proteine sind aus denselben 20 Aminosäuren in unterschiedlicher Anzahl und Sequenz aufgebaut ... und noch mehr! • Die meisten Proteine enthalten zwischen 100 und 1000 Aminosäuren • Von der Aminosäuresequenz hängt es ab, wie sich ein Protein faltet. Sie bestimmt also die endgültige Form und damit auch die Funktion des Proteins Neuronale Entwicklung 1. Mitosis (Zellteilung, 8.-16. Woche: 250000 Zellen pro Minute!) 2. Migration (Zusammenspiel Gene und chemische Umgebung) 3. Differentiation 4. Synaptogenesis (ab 20. Woche, Motorneurone > Muskeln, erste Bewegungen des Embryos) 5. Zelltod (einige Wochen vor Geburt, vorprogrammiert) 6. Neuordnung und erfahrungsbasierte Selbstorganisation Sechs Schritte der Entwicklung Gehirnentwicklung Neuralplatte Migration Differentiation Synapsenentwicklung Wachstumskegel Chemoaffinität Wegweiserneurone? Topographischer Gradient Zelltod Neuordnung Selbstorganisation Altern und Gedächtnis Zusammenfassung • Die Genetik liefert die molekularbiologischen Grundlagen für Phylogenese und Ontogenese. • Die Vergrößerung der menschlichen Hirnrinde war die Basis für die kognitive Entwicklung der Menschheit. • Embryonalentwicklung wird von sechs Prozessen getragen. • Gehirnveränderungen finden über das ganze Leben hinweg statt. • Das war’s für heute!
