1 Evolutionsprozesse

In diesem Kapitel erfahren Sie mehr zu den grundlegenden Evolutionsprozessen. Die Darstellung umfasst die Entwicklung vom Einzeller zum Mehrzeller, in deren Zuge sich omnipotente Zellen zu Organsystemen mit zunehmender Aufgabenverteilung ausgebildet haben, um effektiv und energiesparend arbeiten zu können. Aufgezeigt werden daneben als kurzer Vorgriff die Befruchtung mit der Embryonal- und Fetalentwicklung und detailliert die weitere Differenzierung der einzelnen Körpergewebe, die aus den 3 Keimblättern, Entoderm, Mesoderm und Ektoderm, hervorgehen.

1.1 Entwicklung vom Einzeller zum Mehrzeller

Vor ca. 3,5 Mrd. Jahren entwickelten sich die ersten, einfachsten, nicht sauerstoffpflichtig lebenden Zellen (Anaerobier), sog. Prokaryonten (Amöben). Vor ca. 1,5 Mrd. Jahren folgten dann die Eukaryonten (Einzeller mit Sauerstoffatmung). Etwa vor 500 Mio. Jahren entstanden die ersten Vielzeller, die sich aus ökonomischen Gründen Aufgaben teilten, jede Zelle aber ihre Omnipotenz behielt.

Erst seit ca. 2 Mio. Jahren existiert der Mensch. Bei ihm ist die Aufgabenverteilung konsequent vollzogen, und nur noch sehr wenige Zellen haben ihre Omnipotenz beibehalten bzw. können ihre Omnipotenz wiedererlangen (sog. Stammzellen).

Ursprünglich entwickelte sich das Leben im Wasser, dem Urmeer. Der Ein- und auch Vielzeller stand in permanentem Austausch mit dem kochsalzhaltigen Wasser – man kann sagen, dass bei ihnen das Meer als extrazellulärer Raum und das Zellinnere als Intrazellularraum fungierte. Damals wie heute entsprechen die Konzentrationsverhältnisse der Mineralstoffe denen des heutigen menschlichen Extra- und Intrazellularraumes.

1.1.1 Entwicklung zu Geweben und Organen

Zu Beginn der Aufgabenaufteilung gab es bestimmte Zellen, die z.B. für die Nahrungsaufnahme und Ausscheidung zuständig waren, andere wiederum dienten der Fortbewegung (Haare, Zilien, Wimpern), wieder andere der Atmung. Mit diesen Differenzierungen ging je nach Aufgabe eine spezifische Veränderung des Stoffwechsels in diesen Zellen einher. Jedoch behielten alle Zellen ihre Omnipotenz bei, sodass im Bedarfsfall jede Zelle wieder den gesamten Stoffwechsel durchführen konnte.

In der Entwicklung zum höheren Lebewesen, wie Pflanze, Tier und Mensch, schlossen sich die Zellen zusammen (? Tab. 1.1). Beim Menschen bildeten sich 4 Grundgewebetypen, das Epithel-, Binde- und Stütz-, Muskel- und Nervengewebe. Durch den Zusammenschluss mehrerer Gewebetypen zu Organen (z.B. besteht der Magen aus Epithel-, Muskel- und Nervengewebe) und verschiedener Organe zu Organsystemen (z.B. der Verdauungstrakt mit Organen, wie Mund, Speiseröhre, Magen, Darm, Leber, Galle, Bauchspeicheldrüse) erfolgte dann ein weiterer Entwicklungsvorteil. Das führte zu effektiver und energiesparender Zusammenarbeit.

Tab. 1.1 . Entwicklung von Geweben und Organen.

Entwicklungsstufe

Zellzusammenschlüsse und daraus abgeleitete Systeme

Einzeller

Amöben – alle Funktionen in einer Zelle

Mehrzeller

Aufgabenverteilung, Differenzierung

Gewebe

Epithelgewebe

Binde- und Stützgewebe

Nervengewebe

Muskelgewebe

Organe

Verdauungsorgane, wie Magen, Darm ? Verdauungssystem

Harnorgane, wie Blase, Niere ? Harnsystem

Atmungsorgane, wie Lunge, Bronchien ? Atmungssystem

Bewegungsorgane, wie Muskeln, Knochen ? Bewegungssystem

Herz-Kreislauf-Organe, wie Herz, Lunge, Gefäße ? Herz-Kreislauf-System

hormonproduzierende Organe ? Hormonsystem

Nervenorgane, wie Nervenzellen, Gliazellen ? Nervensystem

Sinnesorgane, wie Haut, Auge, Ohr ? Sinnessystem

1.1.2 Befruchtung und Entstehung der drei Keimblätter

Nach der Befruchtung bildet sich zunächst 1 Zygote aus der sich anschließend 2 Blastomeren als Tochterzellen entwickeln. In der Folge mitotischer Teilung entwickeln sich weitere Blastomeren in Form einer Morula. In der Folge kommt es schon zu Differenzierungen: Zentrale Zellen entwickeln die Embryonalanlage (Embryoblast) und äußere Zellen die Ernährungszellen (Trophoblast). Im weiteren Verlauf entwickelt sich aus dem Trophoblasten die Zottenhaut (Chorionepithel), die äußere Schicht der Fruchthüllen um den Embryo (? Abb. 1.1).

Aus dem Embryoblasten entwickeln sich die 3 Keimblätter Ektoderm, Entoderm und Mesoderm (Kap. ? 1.3). Aus diesen entwickeln sich innerhalb der Embryonalphase (4. bis 8. Entwicklungswoche) die verschiedenen Gewebearten, aus dem

• Ektoderm: Hautepithelien mit Anhangsgebilden, Anfang und Ende des Verdauungstraktes und das Nervensystem mit allen Sinnesorganen;

• Mesoderm: Herz und Gefäßsystem, Binde- und Stützgewebe, Muskulatur, Nieren, Nebennieren, Milz und Blutzellen;

• Entoderm: drüsige Organe, wie Schilddrüsen, Nebenschilddrüsen, Thymus, Bauchspeicheldrüse, Leber, Tonsillen, sowie die Epithelien des Darmrohres, des Mittelohres, der Atmungsorgane, des Kehlkopfes, der Harnröhre und der Harnblase.

  Fazit

  Die Entwicklung des Menschen erfolgte von Prokaryonten über Eukaryonten zu Vielzellern. Erst bei den Vielzellern erfolgte eine Aufgabenverteilung. Im menschlichen Organismus gibt es neben der konsequenten Differenzierung zu Organen und Organsystemen weiterhin omnipotente Zellen, die als sog. Stammzellen alle Funktionen erfüllen können.

  Die evolutionäre Entwicklung zu höheren Lebewesen führte zur Bildung von 4 Grundgewebetypen sowie zu Organen und ...