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Das Gehirn: 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

Text von Alexandra Rigos


Die Stammesgeschichtlich alten, wirbellosen Quallen haben kein Gehirn. Ihre Körper sind nur von einem Nervennetz durchzogen (Foto von: Rainer Harf, Eric Tscherne)
© Rainer Harf, Eric Tscherne
Die Stammesgeschichtlich alten, wirbellosen Quallen haben kein Gehirn. Ihre Körper sind nur von einem Nervennetz durchzogen

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.


Das einfach gebaute Nervensystem der Insekten ähnelt einer Strickleiter und sendet Reize an das Gehirn (links) (Foto von: Eric Tscherne)
© Eric Tscherne
Das einfach gebaute Nervensystem der Insekten ähnelt einer Strickleiter und sendet Reize an das Gehirn (links)

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.


Kraken besitzen das höchstentwickelte Gehirn aller Wirbellosen: Es befähigt sie zu raschem Lernen und virtuosen Bewegungen (Foto von: Rainer Harf)
© Rainer Harf
Kraken besitzen das höchstentwickelte Gehirn aller Wirbellosen: Es befähigt sie zu raschem Lernen und virtuosen Bewegungen

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"

Paddy | 26.09.2015 22:11

Die Natur kann nichts erfinden. Sie kann auch nicht schöpferisch tätig sein oder sonst was "veranlassen", "entwickeln", "einrichten" etc. Dazu ist nur ein intelligentes Wesen in der Lage. Beitrag melden!

Schniespeheislobru, | 03.11.2012 18:40

Vielleicht hat es für die weitere Evolution eben keinen Sinn mehr, weil die Hirnmasse einen „Break-Even-Point“, wie der anglizistische Ökonom sagt, bereits vor ungefähr 26000 erreicht hatte.

Schon Arthur Schopenhauer stellte fest, daß es eine Korrelation zwischen Intellekt und Willen gibt. Der Intellekt wachse immer da, wo das Maß an Willensäußerungen schrumpfe, was nicht bedeute, daß der Wille schrumpfe, denn der Wille als die Welt sei völlig unabhängig und als das Ding an sich niemals erkennbar. Ein großer Fehler der Philosophie sei es gewesen, „das Wollen als eine bloße Funktion des Intellekts darzustellen“ (Arthur Schopenhauer, 1818). Laut Schopenhauer ist der Intellekt lediglich die Funktion des Gehirns, während der Wille, wie gesagt, die Welt, das Ding an sich, unerkennbar und völlig unabhängig ist.

Ab einem bestimmten Zeitpunkt ist es wahrscheinlich nicht mehr vorteilhaft, die Hirnmasse gewichtiger werden zu lassen. Der Wille als die Welt (auch Natur) ist viel wichtiger. Beitrag melden!

Hubert Brune | 01.11.2012 22:53

Die Ursache für das Abnehmen der menschlichen Hirnmasse könnte auch damit zu tun haben, daß der Homo sapiens sapiens seit etwa 26000 Jahren, als der Homo sapiens neanderthalensis ausstarb, die einzige Unterart der Art Homo sapiens und sogar auch die einzige Art der Gattung Homo nur noch bildet, also bis hin zu seiner Familie der Hominidae völlig konkurrenzlos ist; und dieser Zeitpunkt ist ja in etwa identisch mit dem, den Sie für dern Beginn der Abnahme der menschlichen Hirnmasse genannt haben. Die seit dieser Zeit stark zunehmende kulturelle Entwicklung (ich nenne diese „Neanthropinen-Kultur“ auch die „Moderne der Menshwerdung“ oder auch „Historisierung“ geht u.a. einher mit dem Übergang zu seßhaftem, bäuerlichem, später sogar städtischem und großstädtischem Leben und also mit einer Umstellung der Ernährung (mehr pflanzlich als tierisch - vorher war es eindeutig umgekehrt [und tierisches Eiweiß fördert die Entwicklung des Gehirns!).

Freundliche Grüße!

Hubert Brune Beitrag melden!

Marie | 29.08.2010 13:20

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! Beitrag melden!


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