Anthropologische Evolution (Mensch)

Gattung
Hom
Vorfahren
und ich
Teil 4: Anthropologische Evolution
Weiter geht´s mit der
Entwicklung der Hominiden - im Bild z.T. bis heute
1
Stones
Homo sapiens 2016
Homo im
Gang
Der Weg zum aufrechten Gang bis . . .
3
k
. . . . bis zur Sesshaftigkeit
Ausbreitung homo
Ausbreitung des Homo sapiens
Homo sapiens
Homo neanderthalensis
Homo erectus
Afrika war vor 200 000 Jahren der Ursprung des menschlichen Lebens.
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Nach der Out-of-Africa-Theorie liegen die Ursprünge des Homo sapiens im
warmen Afrika. Von hier breiteten sie sich aus.
Viele Millionen Jahre nachdem sie gen Norden gezogen waren, wurden
sie blasser. Mutationen sorgten dafür, dass die wichtigen UV-absorbierenden
Moleküle in die Haut kamen, um die Vitamin-D- Produktion zu begünstigen.
Die farbegebende Wirkung von Melamin ging zurück.
Viele Entwicklungsstufen, u.a. über den Homo erectus, führten zu der
Art Homo sapiens , die schließlich durch den Neandertaler weite Verbreitung
im europäischen Raum fand.
Nach der Taxonomie wird der Jetztmensch Homo sapiens sapiens genannt.
Zu den Folgefolien:
Die Gattung Homo hatte viele Varianten, die jedoch ausstarben. Es gibt viele
Theorien darüber warum dies geschah. Von Völkermord ist die Rede, vom
Klima der Eiszeit, von Fortpflanzungsmuffeln mit niedriger Lebenserwartung
und hoher Kindersterblichkeit.
Das Schädelvolumen entwickelte sich exponentiell.
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Menschen der
Gattung Homo
Entwicklung des
Schädelvolumens in cm3
Darwin
Evolutions-Theorie des Charles Darwin
Der britischen Naturforschers (1809 - 1882) erschütterte mit seinem Buch „Über die Entstehung der
Arten“ das Weltbild über den Menschen - insbesondere den Schöpfungsglauben.
Er postulierte, dass die Lebewesen der Erde einst
mehr oder weniger gemeinsame Vorfahren hätten.
„Survival of the fittest", sei
das Prinzip der Evlution
Die am besten an die Umweltbedingungen Angepassten
haben die beste Chancen zum
Überleben.
Er musste mit dem Vorwurf leben, den Menschen
auf ein "höher entwickeltes Tier" zu reduzieren.
Mendel
Johann Gregor Mendel – Vater der Genetik
Der böhmischer Augustinerpater (1822-1884)
entdeckte die genetischen Übertragung des Erbguts,
Er stellt die Mendelschen Regeln der Genetik auf und
benutzte dafür einfache Erbsenpflanze, um jeweils
nur ein Merkmal, z. B. die Samenfarbe zu manipulieren.
Die Anlagen zur Ausbildung von Merkmalen ist in den
Genen (hier Allelen ) codiert.
Regel für dominant-rezessiven Erbgängen:
Während in der 1. Folgegeneration nur die dominanten Erbanlagen (gelb) wirksam werden, treten
in der 2. auch die rezessiven hervor.
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Im Folgenden will ich nur auf die kleinsten Bauteile des menschlichen
Organismus eingehen: die Körper- und Nervenzellen (Neuronen).
Sie bestimmen und steuern die Funktionsfähigkeit unseres biologischen
Systems und lenken unser Verhalten.
Körperzellen sind sehr vielfältig: Knochen-, Muskel-, Drüsen-, Immun- ,
Leberzellen etc. Einen Sonderfall stellen die Keimzellen dar, die der
sexuellen Vermehrung dienen. Alle unserer Zellen enthalten die gleiche
DNA, deren unterschiedlichen Gene die Aufgaben und Funktion der Zellen
bestimmen.
Das Wachstum erfolgt durch Zellteilung, wobei zuerst die Bestandteile des
Kerns „gedoppelt“ werden (Mitose). Komplizierter ist es bei den Keimzellen und der Meiose, bei der die Chromosomen halbiert werden und
genetisch voneinander verschiedene Zellkerne entstehen .
Darüber wird im Weiteren nur am Rande eingegangen.
Zellteilung
Wachstum durch
Zellteilung
(Cytokinese)
- Mitose Vorbereitung-
- Trennung
- Kernbildung
Kernzerfall-
Zellteilung-
Zellenaufbau
Bestandteile einer tierischen Zelle
LYSOSUM
GLATTES
ENDOPLASMATISCHES
RETIKULUM
ZELLKERN
(Nukleos)
NUKLEOLUS
VAKUOLEN
MITICHONDRIEN
GOLGI APPARAT
Ein erwachsener Mensch besteht aus 1014 Zellen.
Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle, sie gewinnen mit der
Zellatmung ihre Energie. Die Zelle ist eine kleine Fabrik.
Zellkern 1
Zellkern oder Nukleus (lat.
nucleus „Kern“)
Die Zellkerne können je nach Zelltyp unterschiedlich sein.
Sie steuern alle Abläufe in der Zelle, z.B. Zellteilung, die Aufnahme von
Nährstoffen sowie die Abgabe von Stoffwechselendprodukten und
enthalten das genetische Material in Form von Chromosomen.
en
Genom als Chromosomensatz des Menschen
Der Zellkern enthält im Genom die
gesamte Information des Erbguts .
Der Mensch hat 46 Chromosomen
in Form von 23 Chromosmenpaaren
mit jeweils 22 homologen(gleichen)
Chromosomen von Vater und Mutter.
Daneben haben Frauen das
Geschlechtschromosomenpaar XX
und Männer das Paar XY.
Ausnahme: Eizelle und Samenzelle
besitzen nur einen einfachen Chromosomensatz, also 23 „Einzel-Chromosomen“ mit entweder einem X- oder
einem Y-Chromsom.
Männliches Geschlechtschromosomenpaar (XY)
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Da die weibliche Eizelle nur X-Chromosomen enthalten kann, die männliche
Samenzelle aber ein X- oder ein Y-Chromosom, hängt es im Wesentlichen
vom Vater ab, ob ein Junge oder ein Mädchen gezeugt wird. Ein Ejakulat
von 3 ml enthält 120 000 000 Spermien. Das fitteste Spermium gewinnt.
In den Chromosomen befinden sich die langkettigen Makromoleküle
der DNA als Träger der Erbinformation mit den Genen als Abschnitte,
die den genetischen Code für die Merkmalen der äußeren Erscheinung von Lebewesen, einschließlich von Merkmalen des Verhaltens
tragen. Die Gene wiederum können mehrere Allelen enthalten. So
hat beispielsweise das Gen, das für den Aufbau unserer Haare
zuständig ist 11 Allelen, die auch über deren Farbe entscheiden.
Das Humangenomprojekt (HGP > Human Genome Project) war ein
internationales Forschungsprojekt mit dem Ziel, das Genom des
Menschen vollständig zu entschlüsseln, d. h. die Abfolge der
Basenpaare der menschlichen DNA zu identifizieren. Dies ist nach 10
Jahren 2003 gelungen.
Heute ist die Technik der DNA-Analyse, um Rückschlüsse auf
verschiedene genetische Aspekte eines Individuums ziehen zu
können, zur Routine geworden.
DNS/DNA
DNS/DNA – Desoxyribonukleinsäure
(engl. acid)
P > Phosphorsäurerest
D > Zucker von Typ Desoxibose
C, T, A und G > Basen
Schematische Darstellungen
Die schraubenförmige Doppelhelix der DNA ist durch Basenpaare gefestigt.
Über Wasserstoffbrücken verbinden sich nur Adenin mit Thymin und nur
Guanin mit Cytosin zu Basenpaaren.
Der DNA- Durchmesser beträgt 2,5 nm, ihre Länge in einem Zellkern ca.2 m,
Die Gesamtlänge der DNA eines Körpers mit seinen 1014 Zellen reicht
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4 Mil. mal um die Erde!!
DNA-Nukleoide
Nukleotide – Bausteinen der DNA
Die Grundbausteine der Nukleinsäure der DNA sind die Nukleotide,
bestehend aus dem Phosphorsäurerest, Zucker von Typ Desoxibose
und einer der Basen mit den Kurzzeichen A, T, G und C.
Die Gene der DNA (Sequenzen oder
Abschnitte) haben 500 bis mehrere
1000 Basenpaare.
Der Mensch hat 25 000 Gene mit
3 Mrd. Basenpaare.
Genomgrößen Basenpaare
Genomgrößen mit Genanzahl u. Basenpaare (bp)
Bei 3 000 000 000 Basenpaare für 25 000 Gene > 100 000 bp/Gen Ø
Prozentualer Unterschied der Basenpaare
zwischen Mensch und Menschenaffen
Mensch-Affe
Von links nach rechts:
- Orang-Utans,
- Gorillas,
- Menschen,
- Bonobos
(Zwergschimpanse)
- Schimpansen
Davor: gemeinsame Vorfahren der Hominiden
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Mit 1,2 % unterschiedlichen Basenpaaren scheint der Mensch dem Schimpansen sehr nahe. Anders sieht es aus, wenn man nachrechnet, denn 1,2%
von 3 Mrd. Basenpaare sind 36 000 000. Doch ein stattlicher Unterschied.
Zu den Folgefolien:
Als Voraussetzung der Zellteilung und damit unseres Wachstums und Bestandes muss sich die DNA verdoppeln. Bei dem komplizierter Vorgang wirken
Enzyme, z.B. die Helicase, als Katalysatoren (Helfer) bei der Entdrallung, der
Aufspaltung und schließlich der Entstehung von zwei DNA-Tochtersträngen.
Beim Duplizieren der DNA wie auch durch äußere Einwirkungen (radioaktive
Strahlung) können Fehler im DNA-Strang auftreten, die meist durch einen
wirksamen Reparaturmechanismus behoben werde. Jedoch nicht immer.
So werden fehlerhafte DNA bzw. Zellen vermehrt, die zu Krankheiten führen.
Man geht davon aus, dass fast alle unsere Körperzellen in sieben Jahren
erneuert werden: die Hautzellen alle vier Wochen, die Knochenzellen alle
30 Jahre (zu den Möglichkeiten eines Zellenumbaus s. a. Kugelspiel).
Dass bei diesem umfangreichen Werk nicht viel mehr Unheil passiert,
ist ein Wunder.
DNA-Replikation (DNA-Verdoppelung)
Charpe
Mademoiselle E
titelt die FAS
mit diesem halbseitigen Bild
Sie beschreibt im Wissenschaftsteil die nobelpreisverdächtige
Arbeit der einst im Braunschweiger Helmholtz-Institut
tätigen
Emmanuelle Charpentier.
Sie hat mit ihrer amerikanischen
Kollegin eine Art Genschere
entwickelt, ein molekulares
Skalpell, womit in der DNA- Kette
gefundene Fehler geschnitten
und korrigiert werden können.
Manipulationen eingeschlossen ?!
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Unser Gehirn unterm Elektronenmikroskop
Kopf
Großhirnrinde (Cortex) mit seinen Hirnlappen
Unser Gehirn wiegt 1,4 kg, hat ungefähr 2% des Körpergewichts und setzt
20% unserer Energie um, das sind ca. 20 Watt. Und dies bei Tag und bei
Nacht. Die Nachtaktivität ist erforderlich, um das tagsüber Erlebte und
Gelernte zu ordnen und zu festigen.
Gehirnhälften
Funktionen in den Gehirnhälften
links
rechts
Nicht zu streng nehmen: Die Theorie steht auf wackligem Fundament.
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Das Gehirn als Hauptteil des zentralen Nervensystems - ergänzt durch das
Rückenmark – ist die Steuerzentrale des Körpers. Das Großhirn bildet den
größten Teil des menschlichen Gehirns und ist verantwortlich für viele Denkund Handlungsprozesse, die den Menschen von anderen Lebewesen
unterscheidet.
Das Großhirn ist in zwei gleich große Hälften (Hemisphären) geteilt.
Der „Balken“ (Corpus callosum) verbindet die Hirnhälften mit etwa 250
Millionen Nervenfasern. Die Aufgaben der Hirnhälften sind nicht so
eindeutig. Dennoch: Wer durch einen Schlaganfall rechtseitig gelähmt ist,
verliert die Sprache.
Das Gehirn steuert nahezu alle lebenswichtigen Körperfunktionen und
ermöglicht das Denken. Das Großhirn ist der entwicklungsgeschichtlich
jüngste Teil des Gehirns.
Das Ultrakurzzeitgedächtnis hält relevante Informationen nicht länger als
nur 20 Sekunden. Das reicht zur momentanen Orientierung.
Das Kurzzeitgedächtnis (Arbeitsgedächtnis) hält intensive neue Eindrücke
mehrere Mininuten , wenn sie nicht weiterwandern , werden sie gelöscht.
Das Langzeitgedächtnis behält nur Eindrücke, die unserem Gehirn sehr
wichtig erscheinen. Sie können ein Leben lang erhalten bleiben.
Gehirnzelle
Die Nervenzellen des Gehirns – die Neuronen
Synapse
Neuronen haben einen Zellkörper mit denselben Bestandteilen wie die übrigen
Körperzellen, ergänzt mit
sehr vielen ausgeformten
Dendriten und Synapsen,
aber nur einem einzigen Axon.
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Unser Gehirn hat ca.100 Mrd. Neuronen mit 100 Bil. Synapsen. Täglich
durchströmen bis zu 1200 Liter Blut unser Gehirn und täglich sterben 10.000
bis 100.000 Gehirnzellen, dennoch beträgt der Verlust bis zum Lebensende
nur 10% . Die Neuronen sind bei der Geburt schon alle vorhanden. Was sich
bei ihnen während der Lebens ändert, ist ihre intensive Vernetzung untereinander.
Die Aufgaben der Neuronenbestandteile in der Vernetzung sind:
- Zellkörper > Informationsverarbeitung
- Dendriten > Informationsaufnahme
- Axon > Informationsweiterleitung
- Synapse > Informationsübertragung
Neuronen können sich mit bis zu 10.000 Synapsen mit anderen Nervenzellen
verbinden. Dies geschieht bei der Aufnahme neuer Informationen.
Die Kontaktstellen (Synapsen ) zwischen den Neuronen können auf chemischer Basis durch die Übertragung von Botenstoffen (Transmittern) wirken
oder auf elektrischer durch Ladungsübertragung in Ionenkanälen.
Neuronale Verknüpfungen gibt es nicht nur zwischen Nervenzellen , sondern
auch hin zu Sinneszellen, Muskelzellen u.a.m.
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Zurück zu meiner Ausgangsfrage:
Menschliches Verhalten und Handeln werden weitgehend bestimmt durch
das, was in den Gehirnen programmiert worden ist. All zu oft prägen die
von außen kommenden Reize und Einflüsse nichts Gutes.
Das Leben in einem bösartigen Umfeld oder einer erzwungenen Gehirnwäsche mit immer wiederkehrenden und verstärkenden negativen Beeinflussungen vernetzen unsere Neuronen so, dass dann auch unser Verhalten
negativ sein wird. Wie vieles in evolutionären Vorgängen ist auch menschliches Verhalten nicht vorhersehbar – wie langweilig wäre es sonst doch.
So schlimm es ist, dass immer wieder Böses geschieht, Mord und Todschlag
oder bösartige Erkrankung mit frühem Tod: Alles ist geschuldet der
Diversifikation der Evolution, die uns in der schier unbegrenzte Manigfaltigkeit einer wunderschönen Welt entstehen ließ und leben lässt .
Alles ist darin möglich - menschliches Tun ist unberechenbar.
Möge Mnemosyne, die Mutter der Musen u. griech. Göttin des Gedächtnisses,
euch allzeit ein gutes Gedächtnis mit wohl-und frohgesinntem Geist zuteilwerden lassen.