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
emeinsamkeiten der DNA zwischen verschiedenen Arten Neuere Evolution
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 2 N verschiedene Kombinationsmöglichkeiten, wobei N die Anzahl der Chromosomen ist.
Crossing Over
Autosomal-dominante Vererbung Z.B. Huntington-Krankhei Progressive Bewegungsstörung Schwerer geistiger Verfall Tritt erst ab ca. 40. Lebensjahr auf Unheilbar, Tod meist nach c 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!