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Evolution des Gehirns
Vor mehr als einer halben Milliarde Jahren machte die Natur eine geniale Erfindung: Sie schuf Neurone. Zellen, die Reize empfangen, verarbeiten und weiterleiten können. Damit legte sie den Grundstein für die komplexeste Struktur im Universum - unser Gehirn
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Mehr als 650 Millionen Jahre brauchte die Evolution, um die anfangs sehr simplen Nervensysteme in der Tierwelt – etwa bei Quallen und Seeanemonen – zum menschlichen Gehirn weiterzuentwickeln.
Erlaubt man sich für einen Augenblick, die Natur zu vermenschlichen, dann ging sie im Verlauf der Evolution vor wie ein etwas verschrobener Baumeister, der im Laufe seines Lebens ein Gartenhäuschen nach und nach zu einer Villa ausbaut: Kaum etwas wurde weggeworfen, nur selten eine Wand eingerissen, stattdessen immer wieder an und umgebaut. Neue Raumfluchten entstanden, während alte Kämmerchen weiterhin genutzt wurden und der Keller fast unverändert blieb. So nahm nach und nach ein Prachtbau Gestalt an, der zu vielerlei Zwecken taugt.
Uralte Form des Signalverkehrs
Auch bei Material und Technik hielt sich die Natur an das Bewährte: Das menschliche Gehirn in all seiner Komplexität basiert letztlich auf jenen Bausteinen – Nervenzellen – und Kommunikationsmitteln – elektrischen und chemischen Signalen –, die schon bei einfachen Lebewesen zu finden sind.
Selbst eine so simple Kreatur wie das Darmbakterium Escherichia coli ist fähig, auf Reize in seiner Umgebung sinnvoll zu reagieren. Spezielle Empfangsmoleküle in der Zellwand helfen ihm, Nahrungsquellen oder Giftstoffe wahrzunehmen.
Werden diese Rezeptoren gereizt, erzeugen sie chemische Signale. Sie veranlassen den Einzeller, sich mit seinen propellerartigen Geißeln in die günstigste Richtung zu bewegen – etwa hin zum Futter oder weg von der Gefahr. Diese uralte Form des Signalverkehrs hat die Natur auf dem Weg zum Menschenhirn beibehalten.
Komplexere Lebewesen, die im Gegensatz zum Kolibakterium aus vielen Zellen bestehen, kommen nicht ganz so leicht zu ihren Entscheidungen.
Vielmehr brauchen sie eine Instanz, welche die Informationen aus unterschiedlichen Körperregionen zusammenführt, ein Ergebnis daraus ableitet und die Reaktion steuert. Sonst würde womöglich jeder Körperteil in eine andere Richtung streben – vorausgesetzt, der Organismus kann sich überhaupt fortbewegen und verharrt nicht wie eine Pflanze sein Leben lang an einem Fleck.
Konsequenterweise führte die Evolution im Verlauf der Entwicklung zwischen Schwämmen und Quallen eine Neuerung ein: die Nervenzellen (Neurone). Sie bildeten sich aus Zellen der äußeren Hautschicht, die unmittelbar der Umgebung ausgesetzt waren, und spezialisierten sich darauf, Reize zu empfangen, zu verarbeiten und weiterzuleiten.
Ein Schwamm, der weder auf die Jagd geht noch vor Feinden flüchten kann, benötigt keine Signalleitungen – folglich hat er keine Neurone. Die mobilen, räuberischen Quallen hingegen gehören zu den ältesten heute noch existierenden Organismen, die über ein einfaches Nervensystem verfügen. Es besteht aus einem Netz miteinander verbundener Neurone, das den ganzen Körper durchzieht.
Doch eine Zusammenballung solcher Zellen, die den Namen Gehirn verdient, findet sich bei den Quallen noch nicht.
Diese Konstruktion erprobte die Natur erst bei den Würmern. Im Gegensatz zu radialsymmetrischen Tieren wie Quallen oder Seesternen lassen sich bei ihnen bereits vorn und hinten unterscheiden – und das bedeutete einen gewaltigen Sprung bei der Evolution des Gehirns. Schlägt ein Tier bevorzugt eine Richtung ein, also vorwärts, ist es sinnvoll, wenn sich ein Großteil seiner Nerven und Sinneszellen am vorderen Ende konzentriert. Schließlich kommt dieser Teil meist als Erster mit den Verheißungen und Gefahren einer neuen Umgebung in Berührung.
Das Gehirn legt an Volumen zu
Die Plattwürmer zählen zu den einfachsten Kreaturen, bei denen sich dieser Bauplan beobachten lässt: Vorn sitzt ein Kopf, und darin ruht das Gehirn. Mit der Zeit prägte sich der Kopf stärker aus, und das Gehirn legte an
Volumen zu. Nach und nach wurde es immer leistungsfähiger – und zwar nicht etwa, weil grundlegend neue Bausteine hinzukamen, sondern weil die Zahl der Neurone und ihrer Verknüpfungen untereinander zunahm.
Ursache dieser Entwicklung waren Mutationen – also Veränderungen des Erbguts, die sich als vorteilhaft für den Organismus erwiesen. Eine Schlüsselrolle spielten dabei Erbgutveränderungen, bei denen wichtige Gene doppelt an die nächste Generation weitergegeben wurden. Die Gen-Kopie konnte nun ihrerseits mutieren, ohne die Lebensfähigkeit des Organismus aufs Spiel zu setzen.
Dank solcher Gene wuchsen etwa zusätzliche Neurone, die sich dann für neue Aufgaben nutzen ließen.
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Kommentare zu "Evolution des Gehirns"
Dieser Beitrag ist höchst spannend und sehr gut erklärt. Er liest sich flüssig und hat auch eine leicht amüsante Note. Die Bilddokumentationen passen prima. Ich beschäftige mich momentan mit der Entwicklung in Motorik und Verhalten und im Lernen unserer Kinder, da war diese kurze, jedoch ausreichende Zusammenfassung für mich genial. Ein herzlichen Danke dafür!