Entwicklung der Tiere

Gemeinsamer Vorfahr aller Organismen

  • Es existieren drei Domänen des Lebens: Archaea, Bacteria, und Eukarya.

  • Archaea und Eukarya haben einen gemeinsamen Vorfahren, jedoch ist Bacteria nicht von diesem abgeleitet.

  • Es gibt zahlreiche Linien von Protisten; Pflanzen, Pilze und Tiere stammen von unterschiedlichen protistischen Vorfahren ab.

BFT - Entwicklung der Tiere

Frühere Überzeugungen

  • Die Idee der Urzeugung (Generatio Spontanea oder Abiogenese) besagt, dass Leben aus unbelebter Materie entsteht, z.B. Fliegen aus verwesendem Fleisch und Mäuse aus Lumpen.

  • Louis Pasteur (1860) bewies, dass Mikroben nicht spontan entstehen, was die Theorie der Urzeugung widerlegte.

  • Francesco Redi (1668) gilt als der Vater der modernen experimentellen Biologie durch sein kontrolliertes Experiment, das zeigte, dass Fliegen nicht aus verwesendem Fleisch entstehen. Er formulierte „Omne vivum ex vivo“ – alles Leben entsteht aus Leben.

Präformationslehre

  • Niklaas Hartsoeker (1656–1725) stellte die Hypothese auf, dass bereits ein präformierter menschlicher Säugling (Homunculus) im Spermium existiert, was die Anfänge der Entwicklungsbiologie markiert.

Gameten und deren Entwicklung

  • Gameten: Spermium und Ovum gemeinsam bilden die Zygote, welche sich durch verschiedene Entwicklungsstadien entwickelt:

    • Befruchtung → Zygote → Furchung → Morula → Gastrula (Gastrulation / Keimblattbildung) → Blastula → Blastulation → Organogenese → Fötus → Wachstum.

    • Beim Menschen beginnt die Ontogenese ab der 9. Schwangerschaftswoche.

Chromosomen und Zellzyklus

  • Chromosomen bestehen aus zwei Chromatiden (Tochterchromosomen), verbunden durch ein Zentromer.

  • Ein Karyogramm zeigt die Chromosomenanordnung im menschlichen Zellzyklus, der Mitose und Cytokinese umfasst.

  • Der Zellzyklus ist in einen Kern- und Zellzyklus unterteilt, wobei die Chromosomenanzahl 2c (diploid) zu Beginn und 4c während der Replikation beträgt.

Gametogenese

  • In den Gonaden (Keimdrüsen) werden die Gameten (Keim- oder Geschlechtszellen) gebildet:

    • Bedeutung der Meiose:

    1. Grundlage für die Konstanz der artspezifischen Chromosomenzahlen.

    2. Grundlage für die Neukombination des genetischen Materials.

  • Zufällige Aufteilung der homologen Chromosomen in Tochterzellen: (223=8,388,610(2^{23} = 8,388,610 Kombinationsmöglichkeiten).

  • Meiose besteht aus zwei Phasen:

    1. Meiose I (Reduktionsteilung)

    2. Meiose II (Äquationsteilung), wobei in jeder Phase 4 Ein-Chromatid-Chromosomen gebildet werden.

Meiose im Vergleich zur Mitose

  • Meiose hat keine Chromosomenpaarung, während Mitose das hat.

  • Nach Meiose entstehen 4 haploide Kerne; nach Mitose 2 diploide Kerne.

Organsystem: Fortpflanzungssystem

  • Hauptfunktionen der Geschlechtsorgane:

    • Reproduktion

    • Hormondrüsen

    • Geschlechterspezifische Charakteristika

  • Organsysteme umfassen:

    • Ovar (Eierstock) → Ovum (Eizelle): einfacher Chromosomensatz (haploid = 1n).

    • Testis (Hoden) → Spermien (Samenzellen): einfacher Chromosomensatz (haploid = 1n).

Oogenese und Spermatogenese

Oogenese (Mensch)

  • Bei der Geburt: ~1 Million primäre Oocyten, bei der Pubertät ~40,000.

  • Ca. 450 Ovarialzyklen pro Frau (ungefähr 10 im Monat). Nur einer von vielen Follikeln wird zu einem Graafschen Follikel und reift zur Ovulation (~14. Tag des Zyklus).

  • Menarche bis Menopause: Progesteron- Produktion und Nidation im Uterus.

Spermatogenese (Mensch)

  • Prozess der Spermienbildung im Hoden, wobei verschiedene Schritte wie Meiose I und II zur Bildung der Spermien führen (Spermatozoen) aus primären Spermatocyten.

Embryogenese und Gastrulation

Entwicklung von Keimblättern

  • Bildung der drei Keimblätter (Ektoderm, Mesoderm, Entoderm): die Gastrulation ist ein zentraler Prozess, in dem sich der Urdarm einsenkt und das Blastocoel bildet.

  • Es gibt verschiedene Arten von Furchungen:

    1. Holoblastische (totale) Furchung

    2. Meroblastische (partielle) Furchung

  • Entstehung kann unterschiedlich sein abhängig vom Dotterinhalt.

Entwicklung bei Metazoa

  • Beispielhafte Entwicklungsgänge und Phylogenien beinhalten:

    • Entwicklung von Porifera zu Cnidaria und darüber hinaus zu bilateralen Organismen.

Organogenese und Gewebehierarchie

Organogenese

  • Organogenese umfasst die Bildung und Entwicklung von Organen und lässt sich nach Gewebearten unterteilen. Alle Organe bestehen aus verschiedenen Geweben, die kooperativ arbeiten.

Gewebetypen und ihre Funktionen

  • Die vier Hauptgewebetypen der Tiere sind:

    1. Epithelgewebe - Schutz und Absorption, z.B. Haut und Bezüge.

    2. Bindegewebe - Stütze und Verbindung, z.B. Knorpel und Knochen.

    3. Muskelgewebe - Bewegung einschließlich Skelett-, Herz- und glatter Muskulatur.

    4. Nervengewebe - Informationsverarbeitung und Kommunikation.

Fazit zur embryonalen Entwicklung

  • Entwicklungsprozesse sind evolutionär und wurden im Verlauf der Zeit verfeinert und angepasst. Embryonale Ähnlichkeiten zwischen verschiedenen Arten lassen Rückschlüsse auf gemeinsame Vorfahren und Entwicklungsmuster zu.