Wie konnte allein durch ungesteuerte Mutationen die Komplexität der höheren Organismen entstehen? Diese Frage war immer die Achillesferse der Evolutionstheorie. Jetzt scheint sich die Antwort abzuzeichnen.
ein interessanter Artikel. Herzlichen Dank für den Hinweis und die Einführung ins Thema. Das ist nicht mein Thema. Hier kann ich nur lernen und lesen. Wie ordnet sich in diesen Zusammenhang die Epigenetik ein?
der Begriff der Epigenese ist heute wohl a bisserl aus der Mode gekommen. Es ist aber ein historisch sehr interessanter Begriff, und deshalb ein paar Worte dazu.
Wie so vieles geht der Begriff und die zugrundeliegende Idee auf Aristoteles zurück. Entgegen einem verbreiteten Irrtum war Aristoteles ein empirischer Wissenschaftler; keine Spur von der Dogmatik, die dann durch die Aristoteles-Rezeption des Mittelalters, vor allem durch Thomas von Aquin, entstand.
Er interessierte sich für die Entwicklung des Embryos und untersuchte sie anhand von Hühner-Embryos. Dabei fiel ihm auf, daß der Fötus in einem frühen Stadium undifferenziert erscheint und dann immer mehr Form gewinnt.
Diese allmähliche Formung des zunächst Ungeformten nannte er Epi-Genesis, also "nachfolgende Genese".
Diese Beobachtung paßte bestens in den allgemeinen naturwissenschaftlichen Rahmen von Aristoteles, den sogenannten Hylomorphismus. Hylé, das ist die Materie, die Substanz. Morphé ist die Form. Für Aristoteles wird der Materie die Form aufgeprägt, so wie das Siegel ins Wachs geprägt wird.
Das Problem mit diesem Ansatz ist, daß Aristoteles nichts dazu sagen konnte, was denn diesen Prozeß der Formgebung steuert. Er nahm an, daß das die Psyché tut, was mit der christlichen Seele so gut wie nichts zu tun hat. Die Psyché ist für Aristoteles so etwas wie ein formgebendes Prinzip. Womit die Erklärung nur halt zirkulär wird.
Das störte die Materialisten des 17. und 18. Jahrhunderts. Viele neigten deshalb als Alternative zur Epigenese der Präformationstheorie zu. Danach ist alles, was den fertigen Mechanismus kennzeichnet, schon in der befruchteten Eizelle angelegt (eben vorgeformt, statt nachträglich geformt). Es braucht nur noch sozusagen "ausgewickelt" zu werden. Nichts anderes heißt ja "Evolution".
Der Gedanke der Evolution war also ursprünglich ein ganz anderer als dann später bei Darwin und heute.
Neinein, lieber Libero, ich war es, der sich verlesen hat.
Und zwar wohl nicht zufällig, weil ich mich a bisserl für Wissenschaftsgeschichte interessiere, und da ist "Epigenese" ein spannendes Thema.
Epigenetik, das ist einfach: Der Begriff umfaßt alle diejenigen Vererbungsprozesse, die nicht auf einer Änderung der DNA beruhen. Also vor allem die unterschiedliche Stärke oder Schwäche, in denen sich ein Gen auswirkt, wie in dem Artikel am Beispiel der Darwin-Finken erläutert. Gen-Expression nennt man das wohl. Das Ab- oder Anschalten eines Gens durch ein Steuergen ändert ja nichts am Genom, sondern eben nur an dem Ausdruck (der expression), den die einzelnen Gene finden.
Sie haben also genau das richtige Stichwort zu meinem Artikel genannt.
Das menschliche Erbgut besteht aus circa drei Milliarden Bausteine, etwa 25.000 Genen, dazwischen eine Unmenge scheinbar sinnloser Sequenzen, insgesamt ist es ein zwei Meter langer Faden aus Desoxyribonukleinsäure (DNS).
Der Erbfaden liegt nicht lose im Zellkern, sondern ist auf zylindrische Proteine - "Histone" – gewickelt, auch dies hat einen guten Grund. Im Körper und insbesondere der DNA gilt das sogenannte Schlüssel - Schloss Prinzip. Das bedeutet, ein Moleküle bildet eine ganz bestimmte geometrische Struktur. In diese geometrische Schlossstruktur passt nur ein ganz bestimmter geometrischer Molekülschlüssel. Um diese geometrischen Anpassungen vornehmen zu können muss die DNA zugänglich sein.
Unter Epigenetik versteht man nun die Steuerung von Genaktivität durch chemische Veränderungen an der Erbsubstanz DNA, etwa durch Ankoppeln von Methylgruppen (Methylierung).
Solche Methylgruppen verändern also nicht die eigentliche DNA, sondern sie lagern sich von außen an dieses gedrehte DNA-Molekül an, ähnlich wie die kleinen Kunststoffreiter auf den antiquierten Schaltuhren, und die Funktionen dieser Methylreiter ist es dann eben, bestimmte Sequenz auf der DNA lesbar oder unlesbar zu machen.
Das bedeutet also Lebewesen kommen zwar mit einem genauen DNA-Bauplan zur Welt, ihre Umwelt induziert nun aber Anpassungen des Lebewesens an diese Bedingungen.
Wir kennen das aus einfachen Beispielen, so wissen wir das Bergsteiger die sich längere Zeit auf einer größeren Höhe aufhalten, also einem geringeren Sauerstoffgehalt der Luft ausgesetzt sind, deutlich mehr rote Blutkörperchen produzieren um einen Ausgleich zu finden.
Genauso wissen wir, dass sich die Knochen permanent verändern und angepasst werden, so wie beispielsweise veränderte Lastfälle, beispielsweise durch eine neue Sportart auftreten. An bestimmten Stellen eines Knochens, der weniger belastet wird, wird Material abgetragen, an den Stellen, wo der Knochen plötzlich stärker belastet wird, wird Material angelagert.
Bei all diesen Fällen kommt es nicht zu einer Veränderung des Erbgutes, sondern es erfolgen offensichtlich Änderungen, indem über eine solche Gensteuerung sich Lebewesen an veränderte Randbedingungen anpassen.
Mittlerweile weiß man auch, dass solche übergeordneten Veränderungen offensichtlich auch mit vererbt werden können. Die Zusammenhänge dieser Gensteuerungen sind noch weitestgehend unbekannt, es könnte aber im Sinne der Evolution, die ja bekanntlich versucht Lebewesen zu optimieren, eine Art Evolutionsbeschleuniger darstellen, der sehr viel schnellere Anpassungen vornehmen kann, als es das normale langsame evolutionäre Anpassungssystem vermag.
Wir wissen beispielsweise auch, dass nach Kriegen, in denen insbesondere die männliche Bevölkerung stark dezimiert wurde, plötzlich die Geburtenrate männlicher Babys schlagartig ansteigt, solange, bis wieder das übliche Verhältnis hergestellt ist. Man kannte dieses Phänomen, hatte aber nie eine Erklärung dafür. In dieser Epigenetik könnte die Antwort liegen.
sind Sie sicher, daß Calmomodulin richtig ist? Ich kenne nur Calmodulin, was aber kein Gen ist, sondern ein calciumreguliertes Protein. Mehr Informationen zu diesem faszinierenden Molekül: http://www.pdb.org/pdb/static.do?p=educa...th/pdb44_1.html
Der Verschreiber geht auf meine Kappe, und weil's so schön war, habe ich ihn auch gleich noch zweimal wiederholt.
Ist korrigiert.
Die Bezeichnung als Gen allerdings steht so im Artikel der NYT. Ich habe nachgesehen - Sie haben offensichtlich Recht. Aber das lasse ich jetzt trotzdem mal so stehen; sonst müßte ich den ganzen Artikel umschreiben.
Anscheinend beeinflußt das Leben der Vorfahren das Leben ihrer Nachkommen. So können Menschen, die in einer Zeit der Wohlhabenheit lebten, ihren Nachkommen Diabetes vererben. Bedeutet nicht die Epigenetik, daß Lamarck mit seiner Vorstellung von Vererbung nicht so ganz falsch lag.
Bedeutet nicht die Epigenetik, daß Lamarck mit seiner Vorstellung von Vererbung nicht so ganz falsch lag.
Nein, so darf man es nicht sehen. Lamarck ging von kompletten und grundsätzlichen Veränderungen eines Lebewesens innerhalb einer Generation aus. Beispielsweise glaubte er, dass eine kurzhalsige Giraffe, von der Größe einer Gazelle innerhalb einer Generation zu einer Giraffe wie wir sie klassisch kennen, werden könne.
Diese Vorstellung war und ist falsch, denn das würde nicht mehr Epigenetik, sondern komplette Änderungen an der DNA, also am Erbgut, bedeuten.
Solche maßgeblichen Erbgutveränderungen verlaufen nur nach den Darwin` schen Evolutionsregeln.
Zitat von M.SchneiderLieber Libero Diese Vorstellung war und ist falsch, denn das würde nicht mehr Epigenetik, sondern komplette Änderungen an der DNA, also am Erbgut, bedeuten. Solche maßgeblichen Erbgutveränderungen verlaufen nur nach den Darwin` schen Evolutionsregeln. Herzlich M. Schneider
Lieber M. Schneider
wenn ich das richtig verstehe, ist das Erbgut ein Buch und die Epigenetik sind die Anmerkungen und Interpretation, die während der Benutzung entstehen. Das mag nicht Lamarck sein, aber geht doch über Darwin weit hinaus.
Ja, man könnte es so vergleichen. Das Buch ist die DNA und die Epigenetik die Formatieranweisungen zum Text.
Es ist sicher richtig, die Epigenetik geht weit über das was Darwin untersucht hat hinaus, das ist aber völlig logisch, die Biochemie gab es damals noch nicht und auch das DNA- Molekül war noch völlig unbekannt.
Darwin hat sich auch nicht mit Biochemie befasst, sondern seine Evolutionstheorie befasst sich ja nur mit den Anpassungsvorgängen des Lebens, die über Jahrhunderte und Jahrtausende gehen. Es sind praktisch die makroskopischen Veränderungen, also DNA- Veränderungen. Die Epigenetik hingegen ist ein paralleler Zweig, quasi die mikroskopischen Anpassungen.
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