Biopsychologie: Evolution, Genetik und Erfahrung

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.