Innerartliche Variation

... Der gesamte Prozess der natürlichen Auslese hängt zu einem gewissen Grad zusammen mit der Idee von Variation, dass innerhalb irgendeiner Population einer Art genetische Variation besteht. Sagen wir z.B. wir haben ein paar - also, das ist ein Kreis-Tier und eins davon hat die Farbe und dann sind da noch ein paar, einige vielleicht in der Farbe - oh, das ist die gleiche Farbe - das hier und das hier und das hier. Und aus irgendeinem Grund gibt es manchmal keine Umweltfaktoren, die einem dieser Kerlchen einen Vorteil über die anderen geben um zu überleben und sich fortzupflanzen, aber hin und wieder gibt es vielleicht einen Umwelteinfluss und vielleicht sorgt er dafür, dass plötzlich dieser Typ hier die besseren Vorraussetzungen für die Fortpflanzung hat. Also, aus irgendeinem Grund kann sich der hier häufiger und diese hier weniger häufig fortpflanzen. Und einige von ihnen werden vielleicht getötet, oder von Vögeln gefressen, oder sie können sich einfach aus irgendeinem Grund nicht fortpflanzen, und dann gibt es vielleicht noch diese Typen hier die sind irgendwas dazwischen. Mit der Zeit wird sich also die Häufigkeit der verschiedenen Merkmale, die hier seht in dieser Population verändern. Und wenn es ganz drastisch kommt, werden diese Typen hier vielleicht vorherrschend und fangen an, die anderen da nicht zu mögen, weil sie so verschieden sind oder was auch immer. Wir könnten viele verschiedene Gründe sehen. Das hier könnte sich irgendwann zu einer anderen Art entwickeln. Nun, die offensichtliche Frage ist: Was führt zu dieser Variation? In einer Population, was führt zu - z.B. in unserer Bevölkerung was führt dazu, dass eine Person aschblonde Haare hat, eine Person braune Haare, eine andere schwarze und wir haben noch das ganze Spektrum and Hautfarben und Größen, die Variation ist quasi unendlich. Woher kommt das? Dann ist eine Sache auf die ich eingehen muss, wir haben in den Videos über DNA ein bisschen darüber gesprochen, Mutationen. Wir haben gelernt, dass DNA bloß eine Abfolge von Basen ist. Also Adenin, Guanin, sagen wir, wir haben hier noch etwas Thymin. Dann haben wir noch Adenin, etwas Cytosin. And dieser Code, wenn man davor genug hintereinander hat, vielleicht haben wir ein paar hundert oder ein paar tausend davon codieren sie Proteine oder Dinge die andere Proteine kontrollieren, aber vielleicht gibt es eine Veränderung in einem davon. Vielleicht wird dieses Cytosin durch irgendeinen Zufall zu einem Guanin, oder vielleicht fallen diese hier weg, und das würde die DNA verändern. Aber ihr könnt euch vorstellen, wenn ihr einen Computer Code nehmt und anfangt, einfach zufällig Buchstaben zu verändern oder hinzuzufügen ohne wirklich zu wissen, was man da tut werde ich meistens das Computerprogramm damit zerstören. Meistens, in der überwiegenden Mehrheit der Fälle, führt das zu nichts. ... Entweder es tut gar nichts, z.B. wenn ich ein Computerprogramm nehme und einfach ein paar Leerzeichen oder so einfüge, dann ändert sich vielleicht nichts, aber wenn ich anfange Strichpunkte zu löschen und Zahlen zu verändern und so was, bringt es das Programm wahrscheinlich zum Absturz. Es tut entweder nichts oder tötet die Organismen meistens. Mutationen: Manchmal bringen sie die vorhandene Zelle dazu Amok zu laufen und wir machen vielleicht mal ne ganze Serie von Videos über Krebs, und selbst das würde offensichtlich dem Organismus als solchen schaden, obwohl, falls es erst geschieht, nachdem der Organismus sich fortgepflanzt hat, wirkt es sich nicht auf die natürliche Selektion aus und wird auch nicht vererbt. Aber darauf gehe ich jetzt nicht im Detail ein. Das Wichtige daran ist, dass Mutationen anscheinend keine zufriedenstellende Quelle für Variation darstellen. Sie könnten eine Quelle sein oder auch nur marginal dazu beitragen aber es muss etwas tiefergehendes als Mutationen geben das für die Diversität verantwortlich ist, oder vielleicht sollte ich es auch Variation nennen, auch innerhalb einer Population. Und die Antwort liegt hier wirklich direkt vor uns. Es ist eins der grundlegendsten Dinge in der Biologie und es ist so gundlegend, dass viele Leute sich nie auch nur die Frage stellen, warum es so ist. Und das ist die sexuelle Fortpflanzung. ... Und was ich mit sexueller Fortpflanzung meine ist, dass wir und so ziemlich alle Organismen die Zellkerne besitzen - wir nennen sie Eukaryonten - vielleicht mache ich mal ein ganzes Video über den Unterschied zwischen Eukaryonten und Prokaryonten was ich meine ist dass wenn man mal alles anschaut von Planzen angefangen - nicht wirklich alles, aber wenn man sich Zellen anschaut, die Zellkerne haben, haben sie fast alle dieses Phänomen, dass es männliche und weibliche Exemplare gibt. Bei manchen Organismen, kann ein und derselbe Organismus sowohl männlich als auch weiblich sein, aber der Grundsatz hier ist, dass alle Organismen Versionen ihres genetischen Materials herstellen die sich mit den Versionen eines anderen Organismus von deren genetischem Material vermischen. Wenn Mutationen die einzige Quelle für Variation wären, dann könnte ich einfach andere Sals von mir abtrennen. Vielleicht würden sich einfach andere Sals von mir abtrennen und dann wäre vielleicht ein Sal ein bisschen unterschiedlich und so. Aber, wie wir schon erwähnt haben, wäre das meistens, hätten wir vielleicht hier einen kleinen, sehr kleinen Unterschied und wie auch immer dieser Unterschied aussieht, weil bei diesem Abtrenn-Prozess irgendetwas schiefgelaufen ist bei dem ich einfach nur eine identische Kopie von mir selbst erschaffe, meistens wird dieser Unterschied negativ sein. Meistens wird er den Organismus töten. Wenn wir nun sexuelle Forpflanzung haben, was passiert dann? Nun ja, man mischt und paart jede mögliche Kombination von DNA im DNA Pool eine Spezie. Ich werde das weiter konkretisieren. Zunächste radiere ich dieses fürcherliche Bild hier. Wir alle -- ich konzentriere mich auf Menschen weil wir nun mal Menschen sind. ... Wir haben 23 Chromosompaare. In jedem Paar haben wir jeweils ein Chromosom von unserer Mutter und von unserem Vater. Ich werde das zeichen. Das Chromosom meines Vater male ich in blau. Ich habe also 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15-- Ich habe keinen Platz mehr. Ich mach mehr hier drüben -- 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, und dann male ich hier noch eins das etwas anders aussieht. Eins male ich hier hin, das etwas aussieht wie ein Y. Wir werden später mehr über die X und Y Chromosmose sprechen. Dann habe ich 23 Chromosome von meiner Mutter. Ohne stereotypisch sein zu wollen, zeichen ich diese in einer etwas weiblicheren Farbe. Also, ich habe 23 Chromosome von meiner Mutter. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23. Also was passiert hier nun? Ich habe 23 von meiner Mutter. Ich habe 23 von meinem Vater. Jedes dieser Chromosome, habe ich genau nebeneinander gemalt. Ich werde eines dieser Paare heranzoomen. Betrachen wir Chromosom Nummer --- Chromosom Nummer 3. Zoomen wir also auf Chromosom Nummer 3. Hier ist das meiner Mutter. Ich erkläre es anders Wie erwähnt ist ein Chromosom, wenn man die DNA nimmt, Die DNA wickelt sich einfach um die Proteine und erzeugt dadurch diese Struktur, aber Es ist nur ein großes--Wenn Sie sehen wollen, dass Sie wie, Ach sind, vielleicht die DNA--Nein, aber dies hätte Millionen von Base Paar, vielleicht ist es etwas so aussehen werde. Ein Chromosom ist die gewickelte Version eines langen DNA Strangs Normalerweise wird es so nicht gezeichnet (später darüber mehr) sondern dicht gepackt wie hier. Also sagen wir das ist von meiner Mutter und das ist von meinem Vater. Nennen wir es Chromosom 3. Sie sind beide Chromosom 3. Und die Idee dahinter ist, dass ich verschiedene Charakterzüge von meinem Vater und meiner Mutter bekomm. Stark vereinfacht gesagt soll das eine Idee davon vermitteln was bei der natürlichen Selektion geschieht. Dieses Chromosom 3 enthält vielleicht das Merkmal für Haarfarbe. Und mein Vater hatte... Mein Vater hatte sehr glattes Haar. Also sitzt irgendwo auf diesem Chromosom ein Gen für glatte Haare. Sagen wir einfach es ist diese Stelle hier. Das Gen könnte tausend Basenpaare enthalten, aber wir nehmen an es ist für 'glatte Haare'. Die Genversion meines Vaters hatte das Allel für glatte Haare. Wie erwähnt, ein Allel ist die Version eines Gens Also nennen wir es "Allel glatt" für glatte Haare. ... Das andere Chromosom meiner Mutter ist, bis auf wenige Ausnahmen, für die gleichen Gene "zuständig". Deswegen habe ich sie nebeneinander platziert. Also hat es auch das Gen für Haareigenschaften (glatt, lockig,...) Meine Mutter hat tatsächlich lockiges Haar. Sie hat also das Gen genau dort für lockiges Haar. Die Version des Gens hier ist Allel lockig. Das Gen bestimmt eben, ob man lockige Haare hat. Jede Version des Gens wird als Allel bezeichnet. Allel lockig. Nun, wenn ich beide davon in meinem Körper oder in meine Zellen trage und ich trage dies in jeder Zelle meines Körpers außer in den Keimzellen. Alle Zellen außer die für die Fortpflanzung haben also diese Chromosome. Das ist unfassbar! ;) Aber nur bestimmte Chromosome --zum Beispiel sind diese Gene völlig nutzlos in meinen Fingernägeln, weil das Merkmal für glatte und lockige Haare in meinen Fingernägeln nicht so wichtig ist. Und ich vereinfache stark. Vielleicht sind sie an einer anderen Stelle sehr wichtig. Aber sagen wir der Einfachheit halber, dass sie an bestimmten Stellen unwichtig sind. So wirken sich bestimmte Gene nur in bestimmten Teilen des Körpers aus obwohl sie in jeder Körperzelle, die sog. somatischen Zellen, enthalten sind. Die somatsichen Zellen sind von den Geschlechtszellen oder den Keimzellen zu unterscheiden. Das sind also meine Körperzellen. Sie machen den Großteil unserer Zellen aus, ganz im Gegensatz zu unseren Keimzellen. Die Keimzellen beim Mann sind die Spermien und bei der Frau die Eizellen. ... Aber die meisten meiner Zellen haben eine komplette Chromosomensammlung. Für jedes Merkmal habe ich somit zwei Versionen: eine von meiner Mutter und eine von meinem Vater. Diese hier werden als homologe Chromosomen bezeichnet. ... Das heißt homolog, Homo Sapiens, oder das Wort homosexuell oder homogene haben eine ähnliche Bedeutung, nicht wahr? Sie sehen das die ganze Zeit. Homolog bedeutet als0, dass die Chromosome fast identisch sind. Sie sind Code für den größten Teil eines Gen aber sie sind nicht identisch. Sie können tatsächlich zu leicht unterschiedliche Versionen das gleichen Gens führen. Also je nachdem, welche Versionen ich bekomme entsteht mein Genotyp -- noch so ein überwältigendes Wort. Mein Genotyp legt also fest, welche Allele ich habe, sprich welche Versionen des Gens. Also habe ich bspw. die fünfte Version des Locken - Allels. Es kann mehrere Versionen des Locken - Allels in unserem Genpool geben. Und vielleicht habe ich auch eine Version des geraden Allels. Das ist mein Genotyp. Meine Phänotyp ist wie meine Haare wirklich aussehen. Also können zwei Personen verschiedene Genotypen haben aber einen gleichen oder eher sehr ähnlichen Phänotyp. So kann ein Phänotyp von verschiedenen Genotypen dargestellt werden. Das nur am Rande und dazu später mehr. Eigentlich will ich über Variation sprechen. Wie geschieht Variation? Nun, was wird passieren, wenn ich--nun, lassen Sie mich es so formulieren. Was wird passieren, wenn ich mich reproduziere? Und ich einen Sohn bekomme. Nun, mein Beitrag zu meinem Sohn wird eine zufällige Auswahl der Hälfte meiner Gene sein. Von jedem homologen Paar werde ich entweder das Gen meiner Mutter oder das Gen von meinem Vater beisteuern. Angenommen die Samenzelle, die die Eizelle meiner Frau befruchtet hat, hatte diese oder diese, oder einfach eines dieser 23 Sets. Und Sie fragen: nun, wie viele Kombinationen gibt es? Nun, für jeden Satz könnte ich eines der beiden homologen Chromosome auswählen, und ich werde das 23 Mal tun. 2 mal 2 mal 2, also 2 hoch 32. Also 2 hoch 23 verschiedene Versionen, die ich zu einem Sohn oder Tochter beitragen könnte. Das geschieht im Rahmen der Meiose oder Mitose, bei der Samenzellen entstehen, die jeweils statt 23 Chromosenpaare nur 23 Chromosome enthalten. Also nehme ich z.B. eins von jedem und durch den Prozess der Meiose entstehen Samenzellen. Und jede Samenzelle enthält eines dieser Paare, eine Version von jedem dieser Paare. Für dieses Chromosom bekomme ich es vielleicht von meinem Vater, beim nächsten Chromosom, bekomme ich es von meiner Mutter. Dann "spendiere" ich ein paar mehr -- ich hätte sie nebeneinander zeichnen sollen. Ich spendiere ein paar mehr von meiner Mutter. Dann für Chromosomenzahl 5, kommt es von meinem Vater, und so weiter und so fort. Aber es gibt 2 hoch 32 Kombinationen hier, weil ich aus 23 Paaren auswählen kann. Bei der Eizelle meiner Frau liegt die gleiche Situation vor. Es gibt 2 hoch 23 verschiedene Kombinationen von DNA die sie beitragen kann, nur basierend auf den homologen Paaren. Die mögliche Anzahl an Kombinationen die ein Paar produzieren kann ist allgemeingültig Dies gilt für alle Arten, die sich sexuell fortpflanzen. Also, wenn ich 2 hoch 32 DNA Kombinationen beitragen kann und meine Frau auch, dann können wir 2 hoch 64 Kombinationen erzeugen. Um eine Vorstellung dieser Zahl zu bekommen: Dies ist in etwa 12.000 Mal die Anzahl der Menschen auf der Erde heute. Es gibt also eine riesige Menge an Variation, die ein Pärchen produzieren kann. Und als ob das noch nicht genug wäre, kann in den homologen Paaren während der Meiose eine DNA-Rekombination erfolgen. Das bedeutet: wenn die homologen Paare während der Meiose sich nah an einander reihen kann eine Kreuzung erfolgen, wo alle diese DNA hier und alle diese DNA hier sich kreuzen Also bewegt sich das hiehrin und das geht dorthin. Nach der Kreuzung hat die DNA, die von meiner Mutter kam, einen DNA Teil von meinem Vater und die DNA von meinem Vater hat nun ein Stück DNA von meiner Mutter. Lassen Sie mich das in der richtigen Farbe zeichnen. Es kam von meiner Mutter so. Das erhöht die Variation zusätzlich. Statt von verschiedenen Chromosomen zu sprechen, die Sie in Form einer DNA Sammlung beitragen muss man auch die Kombination auf Gen-Ebene berücksichtigen. Man kann also die die unendlichen Variationsmöglichkeiten nur erahnen. Denken Sie an all die Variationen, die in einer Population durch das Mischen und Verbinden verchiedener Versionen ein- und desselben Gens entstehen könnten. Und wir betrachten nicht nur ein Gen. In der Realität ist ein Gen nicht allein verantwortlioh für eine Ausprägung. Nur sehr selten kann man ein Gen isolieren und sagen: "das ist für braunes Haar" oder "das Gen ist für Intelligenz", oder "das bestimmt wie sympathisch jemand ist". Normalerweise interagiert eine ganze Reihe von Genen in einer unglaublich komplizierten Art und Weise. Haare können bswp. durch diese ganze Reihe von Genen auf mehreren Chromosomen kodiert sein und dies könnte für eine ganze Reihe von Genen auf mehreren Chromosomen kodiert sein. So kann man über all die verschiedenen Kombinationmöglichkeiten nachdenken. Und urplötzlich, taucht vielleicht eine Kombination auf, die es bisher nie gegeben hat und sich durchsetzt. Vielleicht wird diese Kombination dann weiter vererbt oder sie wird wegen dieser Rekomibination nicht weiter vererbt. Aber wir werden in Zukunft mehr darüber sprechen. Ich wollte die Idee der sexuellen Fortpflanzung vorstellen, weil sie innerhalb einer Population die Hauptquelle der Variation ist. Für mich ist es irgendwie eine philosophische Idee, weil wir die Idee der zwei Geschlechter für fast selbstverständlich erachten. weil es eine gewisse universelle Idee ist. Es stellt sich aber heraus, dass dieser Art der Fortpflanzung vor nur etwa 1,4 Milliarden Jahren entstanden ist. Dies ist eine nützliche Eigenschaft, da Sie, einmal ins Leben gerufen, die Grundlage der Variation und natürlichen Selektion schafft. Mit solch einer mächtigen Form der Variation, die über die einfache Mutation und primitive Formen der Kreuzung hinausgeht, hat man mit der sexuellen Fortpflanzung mehr Variation. Natürliche Selektion kann so effizienter auftreten. Arten, die in der Lage sind sich sexuell fortzupflanzen und Ihre DNA auf diese Weise rekombinieren können, können dadurch eine größere Vielfalft erzeugen. Sie können sich daher besser an ihre Umgebung anpassen und die Arten übertreffen, die dies nicht so effizient können. Daher wurde die sexuelle Fortpflanzung gewissermaßen ein Universal-Merkmal. Es gibt Geschichten, in denen es drei Geschlechter gibt. Geschlecht eins, zwei, drei. Man könnte 10 Geschlechter haben. Es stellt sich heraus, dass auf der Erde das Prinzip der zwei Geschlechter sich als als sehr effiziente und stabile Methode zur Schaffung von Variation in einer Population erwiesen hat. Ich hoffe Sie fanden das interessant. In dem nächsten Video gehe ich mehr ins Detail wie genau Meiose und Mitose funktionieren. ...