Tatsache Evolution

Geschlechtschromosome (XX bei weiblichen und XY bei männlichen Individuen). In den Gameten (Eizellen, Spermien) ist der doppelte Chromosomensatz (2 n) halbiert (n), mit der Chromosomen-Ausstattung 22 + X oder 22 + Y. Bei der Befruchtung der Einzelle (Syngamie) entstehen aus den haploiden Gameten (n) diploide Zygoten (2 n), aus denen männliche oder weibliche Individuen hervorgehen: 44 + XX (Weibchen) oder 44 + XY (Männchen). Das Kern-Genom besteht insgesamt aus etwa 3,4 Milliarden (3 400 000 000) Basenpaaren (bp, A – T bzw. C – G), wobei weniger als 3 % der Sequenzen für Proteine bzw. RNA-Moleküle codieren. Etwa 97 % des Kern-Genoms besteht aus nicht-codierendem Erbgut, das dennoch von Generation zu Generation weitergegeben wird. Das Humangenom enthält nach derzeitiger Abschätzung etwa 18 600 bis 20 800 Protein-Gene .
    2. Mitochondrien
(Zell-Kraftwerke): Diese Organellen produzieren über 80 % des zur Aufrechterhaltung aller Lebensvorgänge notwendigen Adenosintriphosphats (ATP) und sind aus ehemals frei lebenden Alpha-Proteobakterien hervorgegangen (s. Kapitel 8). Mitochondrien sind von einer Doppelmembran umschlossen und enthalten ein rudimentäres Mikroben-Genom, das aus mehreren kleinen mt-DNA-Ringen pro Organelle mit jeweils etwa 16 600 bp Länge besteht. Die Mitochondrien-DNA enthält ca. 93 % codierende und etwa 7 % nicht-codierende Sequenzen (Kontroll-Region). Die codierende mt-DNA trägt insgesamt nur 37 Gene (13 Protein- und 24 RNA-Gene), die in erster Linie für Atmungsketten-Proteine (ATP-Produktion) |270| zuständig sind. Die beim Menschen im Detail analysierten 37 Mitochondrien-Gene konnten z. B. auch bei Eidechsen, Insekten, Blutegeln und Regenwürmern gefunden werden – ein unabhängiger Beweis für die gemeinsame Abstimmung dieser Gewebetiere über die »archaische« primäre Endosymbiose. Die Mitochondrien werden, wie auch die Chloroplasten, über die mütterliche Linie des Tier- bzw. Pflanzenkörpers (d. h. die Eizellen ) vererbt (Kutschera 2008 a).
    Nach dieser Darstellung der Verhältnisse beim Menschen sollen in Kurzform einige Organismen, mit der Genom-Größe und der abgeschätzten Zahl aller (Protein- und RNA-)Gene, aufgelistet werden:
     

Organismus
Genom-Größe (bp)
Zahl der Gene
Mensch
    (
Homo sapiens
)
3 400 000 000
ca. 25 000 
Labormaus
    (
Mus musculus
)
2 600000 000
ca. 25 000 
Fruchtfliege
    (
Drosophila melanogaster)
137 000 000
ca. 13 000 
Fadenwurm
    (
Caenorhabditis elegans)
97 000 000
ca. 19 000 
Acker-Schmalwand
    (
Arabidopsis thaliana
)
100 000 000
ca. 25 000 
Bäcker-Hefe
    (
Saccharomyces cerevisiae
)
121 000 000
ca. 6000 
Bakterium
    (
Escherichia coli
)
46 000 000
ca. 3200
HIV-Virus
9700
9 
     
    Diese der Fachliteratur im Jahr 2008 entnommenen Daten zeigen , dass die Zahl der Gene (bzw. Größe des Genoms) nicht mit dem Komplexitätsgrad des betreffenden Lebewesens in direkter Beziehung steht. So weisen z. B. der Mensch, die Labormaus, der Fadenwurm und eine Pflanze (Acker-Schmalwand) etwa dieselbe Gesamt-Genzahl auf, obwohl die Genom-Größen sich um Größenordnungen unterscheiden. Die Bäcker-Hefe, ein einzelliger |271| eukaryotischer Mikroorganismus, enthält etwa die doppelte Gen-Zahl verglichen mit einer Bakterienzelle. Dies belegt, dass die in Kapitel 8 im Detail besprochene Symbiogenese (primäre Endosymbiose) zu einer drastischen Zunahme intrazellulärer Komplexität beigetragen hat, womit letztendlich auch die Evolution vielzelliger Organismen ermöglicht wurde. Wie lässt sich vor dem Hintergrund dieser Befunde die Komplexität des Menschen (z. B. Gehirnstruktur) erklären? Wir gehen heute davon aus, dass nicht die Gen-Zahl, die sich z. B. zwischen Mensch, Schimpanse und Labormaus nicht unterscheidet, für die komplexeren Strukturen unserer Spezies verantwortlich ist, sondern jene Mechanismen, die für die Umsetzung der genetischen Information in Proteine zuständig sind (Regulation der Genexpression, Verarbeitung der Transkripte). Wie der Evolutionsforscher S. B. Carroll (2006) berichtet, hat man bei allen Organismen der Erde, von den hier nicht näher besprochenen Archaebakterien, über Eubakterien (
Escherichia coli
), die Bäcker-Hefe (
Saccharomyces cerevisiae
), die Pflanzen (
Arabidopsis
thaliana
), bis zum Menschen, etwa 500 Gene entdeckt, die letztendlich für grundlegende Stoffwechselprozesse der Zelle verantwortlich sind. Diese »unsterblichen Gene« haben sich seit dem Ursprung der ersten Zellen (vor ca. 3500 Mio. J.) kaum