Vor Millionen von Jahren war die Erde noch geprägt von Vulkanen, Meteoriteneinschlägen, giftigen Gasen, einer dünnen Atmosphäre und anderen wilden Umweltbedingungen. Es gibt viele Theorien darüber wie Leben entstanden ist, doch eins ist mittlerweile gewiss, damals entstanden aus Wasserstoff erzeugenden Bakterien die Mitochondrien. Die Mitochondrien sind heute als die Kraftwerke der Zellen bekannt. Vor Millionen von Jahren entstand also das Mitochondrium das von einer größeren Zelle aufgenommen und in ein Zellkompartiment umgewandelt wurde. Ein Zellkompartiment ist der Zusammenschluss verschiedenartiger Bereiche innerhalb einer Zelle.
„Neben der Entstehung des Lebens selbst war dieser Umwandlungsprozess das wohl wichtigste Ereignis in der Evolution überhaupt“, so André Schneider vom Departement für Chemie und Biochemie der Universität Bern.
Die Zelle ist die kleinste lebende Einheit aller Organismen und doch enthält sie alles Leben. Eine Zelle ist zwischen 10 und 100 Mikrometer gross. Es gibt rund 200 verschiedene Zelltypen. Jede Zelle besitzt einen Zellkern. Im Zellkern gibt es 23 Chromosomenpaaren. Die DNA liegt genau in diesen Chromosomen eingebettet.
In diesem DNA-Strang befinden sich Basenpaare die für die Proteinproduktion wichtig sind, welche wiederum als Bausteine für die Zellen dienen. Mehrere Zellen bilden in weiterer Folge Gewebe und Gewebe bildet schlussendlich Organe. Das Gehirn ist ein Organ.
Die Gene sind Abschnitte auf dem DNA-Strang, welche eine Information für den Bau von Proteinen enthalten. Forschende des “Human Genome Project”, ein weltweites Forschungsprojekt zur Entzifferung der menschlichen DNA hat herausgefunden das es 23.000 Gene gibt. Alle Gene zusammen bilden das Genom, die Gesamtheit aller Gene eines Lebewesens.
Was das menschliche Gehirn zu dem machte was es ist, ist weitgehend unbekannt, doch vermuten WissenschaftlerInnen das eine spezielle Genvariante dazu beitrug wie sich das menschliche Gehirn vor Millionen von Jahren entwickelt hat. Dieses Gen regt nämlich die Bildung von neuronalen Vorläuferzellen (Neuroblasten) beim Embryo an. In einem Tierversuch haben Lei Xing vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden und seine Kollegen dieses spezielle Gen in das Gehirn von Mäuseembryos eingeschleust und beobachteten wie sich das Volumen und die Neuronenzahl im Mäusegehirn vergrößerte. Diese Mäuse wiesen nicht nur eine vergrößerte Großhirnrinde auf, sondern waren auch kognitiv flexibler als ihre Artgenossen.
Sidefact: Die Bildung von Nervenzellen aus Vorläuferzellen nennt sich Neurogenese. Mittlerweile ist sich die Forschung einig darüber dass eine Vermehrung neuronaler Stammzellen selbst im hohen Alter erfolgen kann. Neue Zellen können generiert werden im Hippocampus und im präfrontalen Kortex und in allen anderen Regionen kann es Umstrukturierungen geben, nicht das neue Zellen wachsen, sondern das sich Zellen neu verbinden.
Die Gehirnentwicklung beim Menschen passiert bereits im Embryonalstadium. Die Eizelle hat sich noch nicht einmal eingenistet und der Embryo ist über das Ultraschall auch noch gar nicht zu sehen, beginnt im Alter von rund drei Wochen die Entwicklung von Gehirn und Nervensystem. Fünf Wochen später hat sich das Gehirn und das Rückenmark fast vollständig fertig entwickelt. Durch permanente Zellteilung bilden sich die Nervenzellen. Schätzungsweise können sich 250.000 Gehirnzellen pro Minute bilden.
Bei der Geburt verfügt das Baby dann bereites über alle Nervenzellen, die dann aber in mühevoller Arbeit miteinander verschalten werden müssen. Auch die Nervenfaser werden ausgebildet und mit Fett ummantelt sodass Signale effizienter weitergeleitet werden können. Dieser Myelinisierungsprozess ist dafür verantwortlich das das Gehirn größer wird.
Bis ins Jugendalter verbinden sich permanent Nervenzelle mit anderen Nervenzellen und legen so unterschiedliche neuronale Netzwerke an. Das Gehirn wird optimiert.
„Menschen sollten wissen, dass nur vom Gehirn Freude, Vergnügen, Lachen und Wonne, aber auch Sorgen, Kummer, Mutlosigkeit und Wehklagen ausgehen. Das Gehirn ermöglicht es uns auf ganz besondere Art, Weisheit und Wissen zu erwerben. Wir hören und sehen und wissen, was verderbt und was gerecht, gut oder schlecht, süß oder geschmacklos ist… Dasselbe Organ bewirkt, dass wir verrückt oder wahnsinnig werden, von Angst und Schrecken geplagt werden… Wir müssen all dies ertragen, wenn das Gehirn nicht gesund ist… In diesem Sinne bin ich der Meinung, dass dieses Organ die größte Macht des Menschen ist.“ Hippokrates (4. Jahrhundert v.u.Z)
Quelle
Stangl, W. (2022, 15. November). Das menschliche Gehirn – Überblick. [werner stangl]s arbeitsblätter.
https://arbeitsblaetter.stangl-taller.at/GEHIRN/
https://www.wissenschaft.de/erde-umwelt/wie-die-ersten-komplexen-zellen-entstanden/, 15.11.2022
https://www.innovations-report.de/fachgebiete/biowissenschaften-chemie/wie-komplexe-zellen-entstanden-sind/, 15.11.2022
https://www.youtube.com/watch?v=NA9Mv5yCx7s, 15.11.2022
https://biotechlerncenter.interpharma.ch/themen/gentechnik/4-vom-gen-zum-protein/16.11.2022
https://www.scinexx.de/news/biowissen/menschengen-macht-maeuse-schlauer/, 15.11.2022 Expression of human-specific ARHGAP11B in mice leads to neocortex expansion and increased memory flexibility https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embj.2020107093
Was macht die Umwelt mit unserem Gehirn?, https://www.mpg.de/16827472/was-macht-die-umwelt-mit-unserem-gehirn, 24.01.23
https://www.cognifit.com/de/gehirn, 15.11.2022