Biopsychologie: Evolution, Genetik und Erfahrung

1. selbst komplexeste psychologische Vorgänge passieren auf Grundlage der Physiologie des Gehirns

•  Komplexe psychologische Veränderungen auf Grund hirnanatomischer Veränderungen; Beispiel: Persönlichkeitsveränderung bei Demenz
• Nicht menschliche Spezies haben „psychologische Fähigkeiten“
• Asomatognosie
  • Verlust der Fähigkeit zu erkennen, dass ein Körperteil zum eigenen Körper gehört
  • i.d.R .Schädigung rechter Parietallappen -> linke Körperhälfte betroffen

• verhaltenswirksamer Genpool (bedingt durch Evolution) und Erfahrung beeinflussen die Genexpression und Entwicklung des Nervensystems und somit des aktuellen Organismus

• Organismus, Wahrnehmung der aktuellen Situation und neuronale Aktivität wirken sich auf das aktuelle Verhalten aus

• Der Erfolg des Verhaltens beeinflusst die Erfahrung & die Wahrscheinlichkeit, dass die Gene weiter gegeben werden

1. Darwin: Natürliche Selektion („survival of the fittest“)
   • Arten bilden sich aus durch Bildung einer Reproduktionsbarriere (z.B. geografisch oder durch Verhalten)
2. Evolution folgt eher einem Busch als einer geraden Linie
3. Evolution schreitet nicht kontinuierlich fort, meist in Sprüngen durch kurzfristige Umweltveränderungen

• Bei vielen Spezies gibt es eine soziale Dominanzhierarchie der Männchen; die höher stehenden Männchen kopulieren bei vielen Arten öfter

• Dominante Weibchen bekommen mehr und gesünderen Nachwuchs, vermutlich wegen besserem Zugang zu Nahrung

• Nicht adaptive evolutionäre Nebenprodukte
• Beispiel: Nabel

Exaptation

• Für eine Funktion entwickelt für andere kooptiert
• Beispiel: Flügel von Vögeln

homolog: 

• ähnliche Strukturen wegen gemeinsamen evolutionären Ursprungs (Bsp.: Arm-Flügel)

analog

• Ähnliche Strukturen ohne gemeinsamen  evolutionären Ursprung, aber zur Erfüllung ähnlicher Funktionen
• (Bsp.: Flügel Vogel - Flügel Biene)

• Ähnliche Lösung von Umweltproblemen bei nicht verwandten Arten

• Ähnlichkeiten bei verschiedenen Spezies: Gehirn besteht aus Neuronen; ähnliche Strukturen erfüllen ähnliche Funktionen

• Mensch: großes Cerebellum, viele Hirnwindungen

• Kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Intelligenz und Gehirngröße

  • Elefanten und Waale haben die größten  Gehirne, Spitzmaus hat das größte Hirn relativ zur Körpergröße

• Promiskuität:
  • Beide Geschlechter kopulieren mit vielen Geschlechtspartnern
• Polygynie:
  • Ein Männchen bindet sich an mehrere Weibchen. Weibchen leisten größere Beitrag zur Aufzucht der Jungen
• Polyandrie:
  • Ein Weibchen bindet sich an mehrere Männchen. Nur bei Arten, bei denen das Männchen einen größeren Beitrag zur Aufzucht leistet.
• Monogamie:
  • Immer nur ein Weibchen und ein Männchen gehen eine Paarbindung ein (ca. 3% aller Säugetierarten).
  • Sinnvoll, wenn das Weibchen ungeteilte Unterstützung bei der Aufzucht braucht.
  • Trick des Weibchens: Erst kopulieren, wenn das Männchen eine Zeit lang bei ihm geblieben ist.
  • Männchen suchen fruchtbare Weibchen, Weibchen suchen starke Männchen, die beschützen können

• untersuchte Vererbung anhand dichotomer Merkmale (können immer nur eine von zwei Ausprägungen annehmen)

• zunächst bei reinerbigen Zuchtlinien

• Vier Ideen Mendels:

  • Für jedes dichotome Merkmal gibt es zwei Arten vererbbarer Faktoren (=Gene), z.B. „braune&weiße Samen“

  • Organismus besitzt zwei Gene für jedes dichotome Merkmal. Gene,  die das selbe Merkmal kontrollieren= Allele

    • zweimal das gleiche:homozygot

    • zwei unterschiedliche: heterozygot

  • Bei heterozygoten Organismen dominiert immer ein Merkmal das andere, hier:braune Samenfarbe.

    • Äußerlich beobachtbare Merkmale:„Phänotyp“

    • genetische Ausstattung eines Individuums, also seinen individuellen Satz von Genen, nennt man „Genotyp“.

  • Für jedes Merkmal erbt man zufällig einen der beiden Faktoren der „Mutter“ und einen des „Vaters“.

• Gene sind auf Chromosomen lokalisiert

• diese treten paarweise auf

•  Jede Art hat eine charakteristische Anzahl an Chromosomenpaaren (Menschen 23).

• Ein Chromosom eines jeden Paares geht an eine von zwei entstehenden Gameten (Eizellen und Spermazellen).

• Jede Gamete hat nur die Hälfte der üblichen Chromosomen.

•  Bei der Befruchtung entsteht eine Zygote (befruchtete Eizelle) mit komplettem Chromosomensatz:

• 1Gamete vom Vater + 1 von Mutter = 1 Zygote

• kurz vor Zellteilung verdoppelt sich die Chromosomenzahl
• jede Tochterzelle hat sofort einen kompletten Chromosomensatz

= linkage

• manche Merkmale treten mit erhöhter Wahrscheinlichkeit gemeinsam auf.
• Erklärung: Merkmale, die auf den Genen dichter beieinander liegen, werden nicht so leicht durch Crossing Over getrennt!

• Während der Meiose überkreuzen sich die Chromosomen und tauschen zufällig einige Genabschnitte aus

• Gene auf demselben Chromosom werden nicht immer gemeinsam vererbt

• Mehr Vielfalt und Verschiedenheit, da Chromosomen nicht unverändert weiter gegeben werden

• geschlechtsgekoppelte Merkmale:
  •  Merkmale die durch Gene auf Geschlechtschromosomen vererbt werden
  •  Fast alle durch das X-Chromosom
    • Dominant: häufiger bei Weibchen
    • Rezessiv: häufiger bei Männchen; Klassisches Beispiel: Farbblindheit

• Chromosome: doppelstrangige Moleküle der Desoxyribonukleinsäure (DNS), bestehend aus einer Sequenz aus Nukleotidbasen, die an eine Kette aus Phosphaten und Desoxyribose angeheftet sind.

• Vier Nukleotidbasen: Adenin und Thymin; Guanin und Cytosin (passen jew.aneinander)

• Abfolge der Nukleotidbasen legt den genetischen Code fest.

• Die zwei Stränge sind umeinander gewunden unf exakt komplementär, da die Nukleotidbasen genau aufeinander passen

• => Entstehung zweier gleicher DNS-Moleküle

  • Replikation: Die beiden Stränge trennen sich und die Nukleotidbasen ziehen die jeweils passenden Basen aus der Flüssigkeit des Zellkerns an.

• Mutationen: "Fehler" bei der Replikation führt zu zufälliger Veränderung einzelner Gene

  • meistens geringere Fitness, manchmal aber auch größere => schnellere Evolution, Mutation wird weiter gegeben

• Polymorphismus: 

  • Genvariante, welche bei mindestens einem Prozent der Bevölkerung vorkommt

     

Strukturgene:

• Enthalten Information für die Synthese von Proteinen (Ketten von Aminosäuren)

• Selbe Strukturgene in allen Zellen des Körpers

Operatorgene:

• Kontrollieren die Strukturgene, d.h. legen fest, wann ein Protein gebildet wird (=Genexpression)

• wie Schalter: Werden von Regulatorproteinen entweder ein- oder ausgeschaltet.

1. Der Abschnitt des Chromosoms, der das Strukturgen enthält, trennt sich ab.

2. Transkription: Nach seiner Vorlage wird ein kurzer Strang Ribonukleinsäure gebildet (messenger-RNS), diese transportiert den Code aus dem Zellkern.

3. Translation: Ribosom übersetzt den genetischen Code der mRNS in eine Aminosäurensequenz

   • Je drei Nukleotidbasen bilden ein Codon für eine von 20 Aminosäuren

   • die Aminosäuren werden nacheinander von der Transfer-RNS (tRNS) an die richtige Stelle transportiert.

• Außer im Zellkern auch DNA in Mitochondrien vorhanden
• Von Mutter vererbt
• Mutationen in verhältnismäßig konstanter Geschwindigkeit -> evolutionäre Uhr

• 3 Milliarden Basen beim Menschen
•  34.000 Gene (relativ wenig, Komplexität entsteht durch Variabilität der Genexpression)
•  Viele Interaktionen
•  Basenpaare längst nicht alles
  •  Stichwort Epigenetik

• Ontogenese= Entwicklung eines Individuums über die Lebensspanne
• Phylogenese = evolutionäre Entwicklung einer Art

• Im Labyrinth besonders gute bzw. schlechte Ratten wurden nur jeweils untereinander gepaart.

• Nach acht Generationen: kaum noch Überlappung der Leistungen der beiden Rattenstämme im Labyrinth.

• cross fostering control procedure:

  • Auch wenn labyrinthschlaue Ratten von labyrinthdummen aufgezogen wurden oder umgekehrt, bestand der Effekt.

  • Nicht durch die Aufzucht sondern nur durch Gene zu erklären!

• Effekt der Gene nur dann stark, wenn die Umgebung der Ratten verarmt und langweilig war; angereicherte Umgebung konnte die Benachteiligung durch die Gene ausgleichen.

  • Angereicherte Umwelt -> dickere Großhirnrinde

• Eine durch ein einziges Gen bedingte metabolische Störung

PKU-Gen

• Fehlen von Phenylalaninhydroxylase (wandelt Phenylalanin in Tyrosin um)
• Dopaminmangel (da Dopamin aus Tyrosin)
• Ansammeln von Phenylalanin-> Retardierung

Therapie:

• Phenylalaninarme Diät in sensitiver Phase (in diesem Fall ersten Lebensmonate)
  • Phase, in der eine bestimmte Erfahrung gemacht werden muss (hier Aufnahme von Phenylalanin), damit eine bedeutsame Auswirkung auf die Entwicklung eines Merkmals entsteht.

Funktion: Männliche Konkurrenz abschrecken, Weibchen anlocken

1. Sensorische Phase: Gehörter Gesang wird abgespeichert; das funktioniert nur, wenn der Vogel den Gesang seiner Spezies auch hört; Gesänge anderer Spezies können nur sehr schwer erlernt werden.

2. Sensomotorische Phase: Singen wird geübt, wobei auditorisches Feedback wichtig ist.

• Manche Vogelarten haben eine Altersgrenze für das Lernen neuer Gesänge, andere können ihren Gesang lebenslang verändern.

• Gesangszentrum bei Männchen viermal größer als bei Weibchen; im Frühling doppelt so groß wie im Herbst (mehr Licht => mehr Testosteron => Wachstum des Gesangszentrums)

• Größenveränderung durch Adulte Neurogenese: 

  •  

    Bildung neuer Nervenzellen im  „Erwachsenenalter“

Vergleich der Ähnlichkeit von getrennt aufgewachsenen eineiigen und zweieiigen Zwillingen

• Eineiige Zwillinge ähnlicher als zweieiige – egal ob geteilte Umwelt oder nicht

• Falsche Interpretation: Intelligenz und Persönlichkeit werden zu X% vererbt!

• Eine Erblichkeitsschätzung bezieht sich auf die Korrelation, also auf den Anteil aufgeklärter Varianz.