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Sinne und Gehirnevolution

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Zusammenfassung

Für die Evolution der Sinne im Verlauf von Erdaltertum (Paläozoikum, vor 541–252 Mio. Jahren) und Erdmittelalter (Mesozoikum, vor 252–66 Mio. Jahren) konnten die Tiere auf ein genetisches Arsenal zugreifen, das sich schon in frühen, einzelligen Lebensformen gebildet hatte (s. ► Abb. 1.2). Gene für Rezeptorproteine, für Ionenkanäle und für zahlreiche Struktur- und Transportproteine standen zur Verfügung und wurden im Wechselspiel von Mutation und Selektion über Tausende von Generationen hinweg auf ihre Eignung für sensorische Funktionen getestet. In der Rückschau auf diese Vorgänge kann man mehrere Entwicklungen als entscheidend für die Optimierung von Sinneszellen und ihren Sensoren erkennen. Die Chance, durch Genmutation zu Proteinen mit neuartigen Funktionen zu kommen, wurde vor allem durch Genduplikationen erhöht. Wenn aus einem Gen bei der Rekombination (oder bei der Duplikation ganzer Genome) zwei paraloge Gene entstehen, wird die Gefahr des Verlusts der ursprünglichen Genfunktion reduziert, denn ein Totalausfall würde die gleichzeitige Zerstörung der beiden paralogen Gene erfordern. Man gewinnt durch Genduplikation eine Art Reservekopie. In dieser besser abgesicherten Situation stellen Mutationen ein geringeres Risiko dar. Der Erwerb von Selektionsvorteilen durch die Erprobung neuer Genvarianten kann dadurch beschleunigt werden. Darüber hinaus können mehrfache Genduplikationen zur Bildung von Genfamilien führen, bei denen die einzelnen Mitglieder sich nur durch subtile – aber physiologisch entscheidende – Eigenschaften unterscheiden. Für die Evolution der Sinne sind einige Genfamilien von entscheidender Bedeutung: Die Gene für G-Protein-gekoppelte Rezeptoren gehören dazu, aber auch Ionenkanäle der TRP-Familie (TRP, transient receptor potential) und der CNG-Familie (CNG, cyclic nucleotide-gated) haben Schlüsselfunktionen für die Sinnesmodalitäten. Wir werden diese Proteinfamilien bei der Beschreibung der Transduktionsvorgänge in den einzelnen Sinneszellen kennenlernen.

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Abb. 3.1
Abb. 3.2
Abb. 3.3
Abb. 3.4

Literatur

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Frings, S. (2021). Sinne und Gehirnevolution. In: Die Sinne der Tiere. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-63233-8_3

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