Genetik: Das gleiche Gen ermöglicht es uns, sauer zu schmecken und das Gleichgewicht zu bewahren. Wissen Sie, was Gene sind?

Gen(e) (Griechisch Genos, Gattung, Geburt, Herkunft)

eine strukturelle und funktionelle Einheit der Vererbung, die die Bildung eines Merkmals steuert, bei dem es sich um ein Segment eines Desoxyribonukleinsäuremoleküls handelt (bei einigen Viren).

geschlechtskontrolliertes Gen (syn. G., geschlechtsmodifiziert)

G., kommt im Genotyp beider Geschlechter vor, manifestiert sich jedoch bei Männern und Frauen unterschiedlich.

Gen „interspezifisch“

G., das interspezifische Barrieren bestimmt und nicht durch interspezifische Kreuzung übertragen wird.

geschlechtsbegrenztes Gen

G., kommt bei Individuen beiderlei Geschlechts vor, manifestiert sich jedoch phänotypisch nur bei Individuen eines Geschlechts.

entwicklungsstabiles Gen

G., gekennzeichnet durch regelmäßige und in der Stärke nicht variierende Manifestation.

geschlechtsgebundenes Gen

G., lokalisiert auf dem Geschlechtschromosom; G. sind unterschieden, absolut und unvollständig mit dem Geschlecht verbunden.

Namen, Titel, Phrasen und Phrasen, die „Gen“ enthalten:

Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. D.N. Uschakow

Gen

(neuer Beamter). Abkürzung, verwendet. im Neuzustand schwierige Wörter Ah in der Bedeutung allgemein, z.B. allgemeine Zustimmung, allgemeiner Rat.

Gen

Gen, m. (Griechisch Genos - Gattung) (Biol.). Das vermeintliche Rudiment der erblichen Eigenschaften eines Organismus. Die Lehre von den stabilen Genen.

Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. S.I.Ozhegov, N.Yu.Shvedova.

Gen

A, m. (speziell). Der materielle Träger der Vererbung, eine Einheit des Erbmaterials, die die Bildung eines elementaren Merkmals in einem lebenden Organismus bestimmt. Genstruktur.

adj. genetisch, -aya, -oe und genetisch, -aya, -oe. Gentechnik (Konstruktion neuer Genkombinationen). Genetischer Code.

Gen

Der erste Teil komplexer Wörter mit Bedeutung. allgemein (2 und 3 Ziffern), z.B. Generalplan, Generalrat, Generalstab, Generalunternehmer.

Neues erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache, T. F. Efremova.

Gen

Der Träger der Vererbung, der sich in den Chromosomen des Zellkerns befindet und an der Bildung der Merkmale und Eigenschaften des Organismus beteiligt ist.

trans. Embryo, Rudiment.

Der letzte Teil komplexer Substantive, der eine Bedeutung hinzufügt: kommt von dem, was im ersten Teil des Wortes genannt wird (Halogen, Hämatogen, Phosgen usw.) oder bildet es.

Enzyklopädisches Wörterbuch, 1998

Gen

GEN (von griechisch genos – Gattung, Ursprung) (erblicher Faktor) eine Einheit des Erbmaterials, die für die Bildung eines elementaren Merkmals verantwortlich ist. Bei höheren Organismen (Eukaryonten) ist es Bestandteil der Chromosomen. Die Gesamtheit aller Gene eines Organismus bildet seine genetische Konstitution – den Genotyp. Diskrete erbliche Neigungen wurden 1865 von G. Mendel entdeckt; 1909 nannte V. Johansen sie Gene. Die Entwicklung der Molekulargenetik hat zur Entdeckung der chemischen Natur des genetischen Materials und des Konzepts eines Gens als Abschnitt eines DNA-Moleküls (in einigen RNA-Viren) mit einem spezifischen Satz von Nukleotiden geführt, in deren linearer Sequenz genetische Informationen werden kodiert (siehe Genetischer Code). Jedes Gen ist für die Synthese eines bestimmten Proteins (Enzym oder anderes) verantwortlich. Indem sie ihre Entstehung kontrollieren, steuern Gene alles chemische Reaktionen Organismus und bestimmen so seine Eigenschaften. Einzigartiges Anwesen Gene – eine Kombination aus ihrer hohen Stabilität (Unveränderlichkeit über mehrere Generationen) mit der Fähigkeit zu vererbten Veränderungen – Mutationen, die die Quelle der genetischen Variabilität von Organismen und die Grundlage für die Wirkung der natürlichen Selektion sind.

Gen

Gen

GEN Ervin-Viktor Yulievich (1884-1937) russischer Mikrobiologe, Doktor der Medizin (1929), Professor (1932). Deutscher Herkunft. Die Arbeiten widmen sich choleraähnlichen Vibrionen, der aktiven Immunisierung gegen Diphtherie, der Bestimmung der Stärke von Anti-Diphtherie- und Anti-Tetanus-Seren sowie der Anwendung der bakteriologischen Methode zur hygienischen Beurteilung von Wasser. 1937 wurde er repressiert und posthum rehabilitiert.

Gen

GEN (aus dem Griechischen – Gene – gebären, geboren), Teil komplexer Wörter mit der Bedeutung: aus etwas entstehen oder etwas bilden (z. B. krebserregend, krebserregend).

Gen

(vom griechischen génos ≈ Gattung, Ursprung), eine elementare Vererbungseinheit, die ein Segment eines Desoxyribonukleinsäuremoleküls ≈ DNA darstellt (in einigen Viren ≈ Ribonukleinsäure ≈ RNA). Jedes Protein bestimmt die Struktur eines der Proteine ​​einer lebenden Zelle und ist dadurch an der Ausbildung eines Merkmals oder einer Eigenschaft des Organismus beteiligt. Die Gesamtheit der Gene – der Genotyp – trägt genetische Informationen über alle Arten und individuellen Eigenschaften des Organismus. Es ist erwiesen, dass die Vererbung bei allen Organismen auf der Erde (einschließlich Bakterien und Viren) in den Nukleotidsequenzen der Heterogenität kodiert ist. Bei höheren (eukaryotischen) Organismen ist Heterogenität Teil spezieller Nukleoproteinformationen – Chromosomen. Die Hauptfunktion von G. ist die Programmierung der Synthese enzymatischer und anderer Proteine, die unter Beteiligung zellulärer RNAs (Messenger ≈ i-RNA, Ribosomal ≈ r-RNA und Transport ≈ t-RNA) durchgeführt wird, ≈ bestimmt chemische Struktur G. (die Sequenz von Desoxyribonukleotiden ≈ elementaren DNA-Einheiten). Wenn sich die Struktur von Zellen verändert (siehe Mutationen), werden bestimmte biochemische Prozesse in Zellen gestört, was zu einer Verstärkung, Abschwächung oder zum Verlust bereits bestehender Reaktionen oder Eigenschaften führt.

Den ersten Beweis für die tatsächliche Existenz der Genetik erhielt der Begründer der Genetik, G. Mendel, im Jahr 1865, als er Pflanzenhybriden untersuchte, deren ursprüngliche Formen sich in einem, zwei oder drei Merkmalen unterschieden. Mendel kam zu dem Schluss, dass jedes Merkmal von Organismen durch erbliche Faktoren bestimmt werden sollte, die von den Eltern auf die Nachkommen mit Keimzellen übertragen werden, und dass diese Faktoren bei Kreuzungen nicht zerstört werden, sondern als Ganzes und unabhängig voneinander übertragen werden. Durch die Kreuzung können neue Kombinationen von Erbfaktoren und den von ihnen bestimmten Merkmalen auftreten, und die Häufigkeit des Auftretens jeder Kombination kann durch Kenntnis des erblichen Verhaltens der Merkmale der Eltern vorhergesagt werden. Dadurch konnte Mendel statistische und probabilistische quantitative Regeln entwickeln, die die Kombinatorik erblicher Faktoren bei Kreuzungen beschreiben. Der Begriff „G.“ Datum eingegeben Biologe V. Johansen im Jahr 1909. Im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts. es wurde vorgeschlagen, dass wichtige Rolle Chromosomen spielen eine Rolle bei der Übertragung erblicher Faktoren, und 1902–03 legten der amerikanische Zytologe Setton und der deutsche Wissenschaftler T. Boveri zytologische Beweise dafür vor, dass die Mendelschen Regeln für die Übertragung und Trennung von Merkmalen durch die Rekombination mütterlicher Merkmale erklärt werden können und väterliche Chromosomen bei Kreuzungen.

Der amerikanische Genetiker T. H. Morgan begann 1911 mit der Entwicklung Chromosomentheorie Vererbung. Es ist erwiesen, dass sich Gene auf Chromosomen befinden und dass Gene, die in einem Chromosom konzentriert sind, gemeinsam von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden und eine einzige Verknüpfungsgruppe bilden. Anzahl der Kupplungsgruppen für beliebige normaler Körper konstant und gleich der haploiden Chromosomenzahl in seinen Keimzellen, nachdem nachgewiesen wurde, dass homologe Chromosomen beim Crossing Over Abschnitte – Chromosomenblöcke – untereinander austauschen, wurde der ungleiche Grad der Verknüpfung verschiedener Gene deutlich. Anhand des Phänomens von Beim Übergang begannen Morgan und seine Kollegen mit der Analyse der intrachromosomalen Lokalisierung von Genen und bewiesen, dass sie linear auf dem Chromosom lokalisiert sind und jedes Gen einen genau definierten Platz im entsprechenden Chromosom einnimmt. Durch den Vergleich der Häufigkeit und Folgen der Kreuzung zwischen verschiedenen Paaren können genetische Karten von Chromosomen erstellt werden, die genaue Angaben liefern gegenseitige Übereinkunft G., sowie der ungefähre Abstand zwischen ihnen. Ähnliche Karten wurden für eine Reihe von Tieren (z. B. Fruchtfliegen, Hausmäusen, Hühnern), Pflanzen (Mais, Tomaten usw.), Bakterien und Viren erstellt; gleichzeitige Untersuchung von Störungen in der Merkmalstrennung bei den Nachkommen und Eine zytologische Untersuchung der Struktur von Chromosomen in Zellen ermöglicht es, Störungen in der Struktur einzelner Chromosomen mit Veränderungen der Merkmale eines bestimmten Individuums zu vergleichen, was die Position im Chromosom von G. zeigt, die dieses oder jenes Merkmal bestimmt.

Im ersten Viertel des 20. Jahrhunderts. G. wurde als elementare, unteilbare Erbeinheit beschrieben, die die Entwicklung eines Merkmals steuert, vollständig durch Kreuzung übertragen wird und zur Veränderung fähig ist. Weitere Forschungen (sowjetische Wissenschaftler A. S. Serebrovsky, N. P. Dubinin, I. I. Agol, 1929; N. P. Dubinin, N. N. Sokolov, G. D. Tinyakov, 1934 usw.) enthüllten die Komplexität der Struktur und Fragmentierbarkeit von Bakterien. 1957 verwendete der amerikanische Genetiker S. Benzer der T4-Phage bewies die komplexe Struktur von Bakterien und ihre Fragmentierbarkeit; Er schlug den Namen Cistron für die Funktionseinheit vor, die die Struktur einer Polypeptidkette bestimmt, für die Mutationseinheit ≈ Muton und für die Rekombinationseinheit ≈ Recon. Innerhalb einer Funktionseinheit (Cistron) gibt es große Nummer Mutonen und Aufklärung.

In den 50er Jahren. 20. Jahrhundert Es gibt Hinweise darauf, dass DNA die materielle Grundlage der Chromosomen ist. Der englische Wissenschaftler F. Crick und der amerikanische Wissenschaftler J. Watson (1953) klärten die Struktur der DNA auf und stellten eine (später vollständig bewiesene) Hypothese über den Wirkungsmechanismus von G auf. DNA besteht aus zwei komplementären (d. h. komplementären) Polynukleotiden Ketten, deren Rückgrat aus Zucker- und Phosphatresten besteht; An jeden Zuckerrest ist eine von vier stickstoffhaltigen Basen gebunden. Die Ketten sind durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden, die zwischen den Basen auftreten. Wasserstoffbrückenbindungen können nur zwischen genau definierten komplementären Basen entstehen: zwischen Adenin und Thymin (AT-Paar) und Guanin und Cytosin (GC-Paar). Dieses Prinzip der Basenpaarung erklärte, wie genetische Informationen einerseits genau von den Eltern auf die Nachkommen übertragen werden (siehe Replikation), andererseits von der DNA auf Proteine ​​(siehe Übersetzung und Transkription).

Die Replikation eines Gens bestimmt also die Erhaltung und unveränderliche Weitergabe der Struktur des in einem bestimmten Gen enthaltenen DNA-Segments an die Nachkommen (autokatalytische Funktion oder Eigenschaft der Autosynthese). Die Fähigkeit, die Reihenfolge der Nukleotide in Boten-RNA-Molekülen (i-RNA) festzulegen, ist eine heterokatalytische Funktion oder die Eigenschaft der Heterosynthese, die die Reihenfolge des Aminosäurewechsels in synthetisierten Proteinen bestimmt. Auf einem Stück DNA. entsprechend G. wird ein mRNA-Molekül nach den Regeln der Komplementarität synthetisiert; Durch die Verbindung mit Ribosomen liefert es Informationen für die korrekte Anordnung der Aminosäuren in der aufzubauenden Proteinkette. Die lineare Größe von G. hängt mit der Länge der Polypeptidkette zusammen, die unter seiner Kontrolle aufgebaut wird. Im Durchschnitt enthält G. 1000 bis 1500 Nukleotide (0,0003≈0,0005 mm). Die amerikanischen Forscher A. Brenner und seine Mitarbeiter (1964) und C. Yanovsky und seine Mitarbeiter (1965) haben bewiesen, dass zwischen der Struktur des Proteins (Wechsel der Nukleotide in der DNA) und der Struktur eines Proteins eine strikte Übereinstimmung besteht , genauer gesagt ein Polypeptid (Wechsel der darin enthaltenen Aminosäuren) (d. h. Kolinearitätsgen ≈ Protein).

G. kann sich durch Mutationen verändern, die in Gesamtansicht kann als Verletzung der vorhandenen Nukleotidsequenz in der DNA definiert werden. Diese Veränderung kann durch den Ersatz eines Nukleotidpaars durch ein anderes Paar (Transversion und Transition), den Verlust von Nukleotiden (Deletion), die Verdoppelung (Duplikation) oder die Verschiebung einer Stelle (Translokation) verursacht werden. Dadurch entstehen neue Allele, die dominant (siehe Dominanz), rezessiv (siehe Rezessivität) oder teilweise dominant sein können. Die spontane Mutation von Genen bestimmt die genetische oder erbliche Variabilität von Organismen und dient als Material für die Evolution.

Eine wichtige Errungenschaft der Genetik, die großartig ist praktische Bedeutung(siehe Auswahl) war die Entdeckung der induzierten Mutagenese, d. h. der künstlichen Induktion von Mutationen durch Strahlung (sowjetische Biologen G. A. Nadson und G. S. Filipov, 1925; amerikanischer Genetiker G. Möller, 1927) und Chemikalien (sowjetische Genetiker V. V. Sacharow, 1933; M. E. Lobashev, 1934; S. M. Gershenzon, 1939; I. A. Rapoport, 1943; Englisch ≈ S. Auerbach und G. Robson, 1944). Mutationen können verursacht werden verschiedene Substanzen(Alkylierungsverbindungen, salpetrige Säure, Hydroxylamine, Hydrazine, Acridinfarbstoffe, Basenanaloga, Peroxide usw.). Im Durchschnitt mutiert jedes Gen in einer Generation bei einem von 100.000 bis 1.000.000 Individuen. Der Einsatz chemischer Mutagene und Strahlungsmutagene erhöht die Häufigkeit von Mutationen stark, sodass bei einem von 100–1000 Individuen pro Generation neue Mutationen in einem bestimmten Gen auftreten können. Einige Mutationen erweisen sich als tödlich, das heißt, sie berauben den Körper seiner Lebensfähigkeit. Wenn beispielsweise infolge einer Mutation das von ihr bestimmte Protein an Aktivität verliert, stoppt die Entwicklung des Individuums. 1961 kamen die französischen Genetiker F. Jacob J. Monod zu dem Schluss, dass es zwei Gruppen von Genen gibt: strukturelle, die für die Synthese spezifischer (enzymatischer) Proteine ​​verantwortlich sind, und regulatorische, die die Aktivität von Strukturproteinen steuern. Der Mechanismus der Regulierung von Die Proteinaktivität lässt sich am besten an Bakterien untersuchen. Es ist erwiesen, dass regulatorische Gene, auch G-Regulatoren genannt, die Synthese spezieller Proteinsubstanzen, sogenannter Repressoren, programmieren. 1968 isolierten die amerikanischen Forscher M. Ptashne, V. Gilbert und B. Muller-Hill Repressoren des Phagen l und das Lactose-Operon von Escherichia coli in reiner Form. Ganz am Anfang einer Reihe von Strukturgenen befindet sich ein kleiner DNA-Bereich, der als Operator bezeichnet wird. Das ist nicht G., weil Der Betreiber verfügt über keine Informationen über die Struktur eines Proteins oder einer DNA. Ein Operator ist eine Region, die ein Repressorprotein spezifisch binden kann, wodurch eine ganze Reihe von Strukturgenen vorübergehend ausgeschaltet oder inaktiviert werden kann. Ein weiteres Element des Systems, das die G.-Aktivität reguliert, wurde entdeckt – der Promotor, an den sich die RNA-Polymerase bindet. Oft liegen die Strukturgene mehrerer Enzyme, die durch eine Gemeinsamkeit biochemischer Reaktionen verbunden sind (Enzyme einer Kette aufeinanderfolgender Reaktionen), nebeneinander auf dem Chromosom. Ein solcher Block von Strukturgenen bildet sich zusammen mit dem Operator und Promotor, der sie kontrolliert und im Chromosom an sie angrenzt einheitliches System≈ Operon. Ein mRNA-Molekül kann von einem Operon „gelesen“ werden, und dann werden während der Proteinsynthese (während des Translationsprozesses) die Funktionen der Aufteilung dieser mRNA in Abschnitte ausgeführt, die den einzelnen Strukturteilen des Operons entsprechen. J. Beckwith und seine Kollegen (USA, 1969) isolierten einzelne G. Escherichia coli in reiner Form, bestimmten ihre Größe genau und fotografierten sie im Elektronenmikroskop. H. Korana und seine Kollegen (USA, 1967–70) führten die chemische Synthese einzelner G.

Das Phänomen der Verwirklichung der erblichen Eigenschaften einer Zelle und eines Organismus ist sehr komplex: Ein Gen kann mehrere Auswirkungen auf den Ablauf vieler Reaktionen haben (Pleiotropie): Die Interaktion von Genen (einschließlich solcher, die sich auf verschiedenen Chromosomen befinden) kann die endgültige Manifestation verändern eines Merkmals. Die Expression von G. hängt auch von äußeren Bedingungen ab, die alle Prozesse der Umwandlung des Genotyps in einen Phänotyp beeinflussen.

Lit.: Molekulare Genetik, trans. aus dem Englischen, Teil 1, M., 1964; Bresler S.E., Einführung in die Molekularbiologie, 2. Aufl., M. ≈ Leningrad, 1966; Lobashev M.E., Genetics, 2. Aufl., Leningrad, 1967; Watson D. D., Molekularbiologie des Gens, trans. aus Englisch, M., 1967; Dubinin N.P., General Genetics, M., 1970; Soifer V.N., Essays zur Geschichte der Molekulargenetik, M., 1970.

N. P. Dubinin, V. N. Soifer.

Wikipedia

Gen

Gen(- Gattung) - eine strukturelle und funktionelle Vererbungseinheit lebender Organismen. Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der die Sequenz eines bestimmten Polypeptids oder einer funktionellen RNA angibt. Gene (genauer Gen-Allele) bestimmen die erblichen Eigenschaften von Organismen, die während der Fortpflanzung von den Eltern auf die Nachkommen übertragen werden. Bei einigen Organismen, meist einzelligen, findet sich ein horizontaler Gentransfer, der nicht mit der Fortpflanzung verbunden ist.

Sie hatten längst abchasische Frauen geheiratet, aber die mächtige Negerin Gene immer gewonnen und hartnäckig schwarzen Nachwuchs zur Welt gebracht.

Wir erreichten auch das Haus der Lymars, in dem jetzt andere Leute lebten, und Gena Er zog mit seinen Eltern nach Aktjubinsk und arbeitete in einer Art Automobilindustrie.

Ants Sohn entschied sich vor zwei Sommern am Schultag für den Waffendienst, und Vic hatte damals den Eindruck, dass Ant mit der Wahl unzufrieden war Gena.

Um jedoch eine weitere Diskussion zu vermeiden und diesen wunden Punkt noch weiter zu verschärfen, dankte ich Afrikan Petrovich für die freundlichen Worte an mich, sagte ihm aber dennoch kategorisch, dass ich zu meiner Entscheidung stehe und ihn als meinen zukünftigen Stellvertreter empfehlen kann Gen.

Don, der seinen Taten entsprach, wird die Geschichte unvoreingenommen analysieren und dabei die Doppelzüngigkeit aufdecken Gen.

Rubinsteins Aktionsplan reifte: Während der Stunde von Kukk-Ushkins Spaziergang wurde das gesamte Hauptquartier, einschließlich Gen, Vater Edward, Mutter Ella, Großmutter Stratofontova, Nikolai Rikoshetnikov, Valentin Bryukvin und die Vertoprakhov-Schwestern, erscheint auf dem Dekabristenplatz und beginnt, Pitirim mit Rücksicht auf die Menschlichkeit zu ermahnen.

Eine Gruppe anständiger Menschen, bestehend aus Gene Stratofontov, seine Eltern, die Schwestern Vertoprakhov und Valentin Bryukvin, Kapitän Rikoshetnikov, Garderobenwärter Kukk-Ushkin, Hausmeister Shamil und Felix, Bezirkspolizist Borodkin und dachten über dasselbe nach.

Gena Burbulis führte auch ein Shuttle-Leben – er ging hinunter und dann wieder hinauf.

Ja, ich brauchte nicht die Regel, einen einfachen Bruch in einen Bruch zu teilen, genauso wenig wie das Wissen, dass sich die Erde um ihre Achse und um die Sonne dreht, Atome sich zu Molekülen verbinden, über Valenz, ungefähr Gene und vieles mehr.

Er könnte einen DNA-Test bei Little Celia durchführen und die Glückliche identifizieren Gene, veröffentlichen Sie diese Informationen in der Presse und machen Sie damit dem Spiel ein Ende.

Ethiker haben schon vor langer Zeit eine Liste aller Chromosomen erstellt, ihre Funktionen festgestellt und ihre gegenseitige Beeinflussung analysiert Gene.

Unerklärliches Spiel Gene, was ihr eine Ähnlichkeit mit Drachen verlieh, gab der Zibetkatze auch die Fähigkeit, telepathische Nachrichten abzufangen, die für andere bestimmt waren.

Morganisten betrachten die Fütterung und Viehhaltung nur als Hintergrund, vor dem sich die Aktion manifestiert. Gene und nicht als Faktoren für die aktive Schaffung hochproduktiver Tiere und Veränderungen der Vererbung in die gewünschte Richtung.

Sie sehen, wenn jemand ein Träger ist Gen Rote Haare und möchte sie an seine Kinder weitergeben, aber dieses Gen ist beispielsweise mit dem Hämophilie-Gen verbunden, dann spalte ich diese Gene und entferne das schädliche.

Eine fehlerhafte Sequenz weist im Vergleich dazu einen vernachlässigbaren Anpassungsgrad auf Genom Insulin oder andere echte Gene, aber es ist viel besser an diese Nische angepasst als die meisten Moleküle.

Den Genen ist es zu verdanken, dass jeder lebende Organismus auf unserem Planeten die Eigenschaften seiner Eltern erbt und so die Einheitlichkeit seiner Art aufrechterhält. Geninformationen werden uns von Vater und Mutter in Form von DNA-Molekülen übermittelt, die Gene enthalten – individuelle Eigenschaften und Merkmale des zukünftigen Organismus. In unserem Artikel erfahren Sie, was ein Gen ist, welche Eigenschaften es hat und warum die Natur es braucht.

Gen: Definition und Zweck

Ein Gen ist definiert als die strukturelle und funktionelle Einheit der Vererbung in lebenden Organismen. Gene sind der Schlüssel zu unserer „Ähnlichkeit“ mit unseren Eltern. Jedes Gen enthält eine Probe eines Proteinmoleküls und eines RNA-Moleküls (Ribonukleinsäure ist Teil des gesamten DNA-Codes). Dieses Beispiel vermittelt den Plan für die Entwicklung von Zellen in allen Systemen des zukünftigen Organismus. Jedes Gen ist dazu bestimmt, Informationen zu kodieren. Schauen wir uns die Strukturmerkmale dieses Teilchens genauer an.

Genstruktur und ihre Merkmale

Auf jedem der Gene gibt es Abschnitte von Molekülen, die für den einen oder anderen Teil des Codes verantwortlich sind. Ihre verschiedenen Variationen stellen dem Körper ein Programm zum Kodieren und Auslesen seiner Eigenschaften zur Verfügung. In diesem Fall ist eine Analogie zu einem Computerprozessor angebracht, bei dem alle Aufgaben auf der Ebene der Codegenerierung und -konvertierung ausgeführt werden.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass ein Gen aus vielen Nukleotidpaaren besteht. Je nach Aufgabenstellung und Komplexität der übertragenen Informationen variiert die Anzahl der Paare und kann zwischen mehreren Hundert und mehreren Tausend liegen.

Eigenschaften von Genen und ihre Bedeutung

• Diskretion. Das Wort selbst bedeutet etwas, das eine unterbrochene Strukturstruktur hat. In Bezug auf Gene wird Diskretion als eine Eigenschaft verstanden, die es einem Molekül ermöglicht, Informationen zu trennen, ohne sie mit der Information eines anderen Moleküls zu verwechseln. Jede Gruppe von Nukleotidpaaren ist von einer anderen ähnlichen Gruppe getrennt. Dadurch erhalten wir eine klare und eindeutige Vererbung bestimmter Merkmale.
• Stabilität. Diese Eigenschaft ermöglicht es dem Gen, seine Struktur beizubehalten. Somit wird dasselbe Gen von Generation zu Generation weitergegeben und kopiert sich selbst, wenn ein neuer Organismus geboren wird. Diese Eigenschaft ermöglicht es uns, das Prinzip der Artenähnlichkeit zu wahren.
• Labilität. Im Gegensatz zur vorherigen Eigenschaft funktioniert die Genlabilität – die Fähigkeit zur Mutation. Diese Eigenschaft ist auf die Gesetze der Evolution und der natürlichen Selektion zurückzuführen. Jeder Organismus sammelt im Laufe seines Lebens eine gewisse Erfahrung mit dem Leben unter den in der Natur vorherrschenden Bedingungen. Diese Informationen gelangen auch in die Gene, die sie in ihre Struktur einbeziehen und so die gesamte zukünftige Rasse anpassen.
• Multipler Allelismus. Diese Eigenschaft verleiht intraspezifische Diversität. Dank Gruppen von Genen mit unterschiedlichen Merkmalssätzen hat das Kaninchen unterschiedliche Farben (weiß, Himalaya, Albino). Verschiedene Gruppen Auch menschliches Blut wird durch multiple Allelismen verursacht. Im Großen und Ganzen können Sie mit dieser Eigenschaft die Palette der Ansichtsanpassungswerkzeuge erweitern.
• Spezifität. Es ist bekannt, dass die Anzahl der Gene in einem DNA-Molekül enorm ist. Dies liegt daran, dass jedes der Gene seine eigenen spezifischen Eigenschaften des zukünftigen Organismus kodiert. Dies drückt tatsächlich die Eigenschaft der Spezifität aus. Ein Gen – ein Merkmal.
• Pleiotropie. Diese Eigenschaft ist für die Übertragung von Mutationen in einem Gen auf andere verantwortlich. Darüber hinaus betrifft die Mutation nicht nur die Gene selbst, sondern auch die Merkmale, die kodiert werden können. Beispielsweise kann die Farbe des Gefieders eines Vogels aufgrund der Struktur der Flügelzellen einer Mutation unterliegen. Somit beeinflussen Zellstrukturgene auch das Ergebnis der resultierenden Flügelfarbe.
• Ausdruckskraft. Diese Eigenschaft spiegelt den Grad der Expression eines bestimmten Gens in einem Merkmal wider. Es ist für die Flexibilität bei der Übertragung notwendig erbliche Informationen.
• Die Penetranz ist ein Maß dafür, wie oft ein Merkmal in einem Phänotyp (Entwicklungsstadien innerhalb eines einzelnen Organismus) vorkommt.
• Verstärkung. Verantwortlich für den Grad der Zunahme der Kopienzahl eines Gens. Diese Eigenschaft manifestiert sich in der Regel als Reaktion auf menschliche Selektionshandlungen (bei der Schaffung neuer Arten). Verstärkung kommt in der Natur selten vor.

Die Frage, was Gene sind, ist sehr interessant. Einerseits weiß jeder, was von den Eltern an die Kinder weitergegeben wird, der Mechanismus zur Speicherung dieser Informationen selbst ist den meisten Menschen jedoch unklar. Alle Lebewesen haben genetische Eigenschaften und sie bestimmen alle Ausgangsdaten über den Organismus: sein Aussehen, Zugehörigkeit zu einer bestimmten Art, Strukturmerkmale usw.

Viele Menschen erinnern sich aus einem Biologiekurs in der Schule, dass diese Informationen in der DNA gespeichert sind – einer der wichtigsten: Es ist die Kette der Desoxyribonukleinsäure, die aus physiologischer Sicht die Individualität eines Menschen oder Tieres bestimmt. Doch wie hängen die Begriffe „DNA“ und „Gen“ zusammen? Lassen Sie uns diese Begriffe verstehen.

Was sind Gene und DNA??

Die Struktur identifiziert einzelne Abschnitte, die für die Verfügbarkeit bestimmter Informationen durch ihren Eigentümer verantwortlich sind. Es sind diese Teile der Kette, die Gene sind. Sie enthalten Informationen über Protein, und Protein ist ein organischer Baustoff. Alle in jeder Körperzelle enthaltenen Bestandteile bilden das Genom eines Lebewesens. Ein Teil dieser Informationen wird vom Vater übermittelt, der andere Teil wird von der Mutter geerbt.

Dank der Fähigkeit, genetische Informationen zu entschlüsseln, ist es heute möglich, Beziehungen, wie zum Beispiel die Vaterschaft, mit großer Genauigkeit festzustellen. Tatsächlich ist die Frage, was Gene sind, komplex genug, um auf den Punkt gebracht zu werden. Aber in der Sprache der Metaphern können diese Informationen etwas vereinfacht werden. Stellen wir uns eine DNA-Kette in Form eines Buches über ein bestimmtes Lebewesen vor, dann sind Gene auf den Seiten dieser Veröffentlichung separate Wörter. Jedes Wort besteht nur aus 4 Buchstaben, Sie können jedoch eine unbegrenzte Anzahl von Phrasen daraus hinzufügen. Das heißt, das Gen ist ein Wechsel von vier chemischen Verbindungen. Diese Nukleobasen heißen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. Eine leichte Metamorphose beim Wechsel von einer chemischen Verbindung zu einer anderen führt zu einer Änderung der Bedeutung des „Ausdrucks“ als Ganzes. Und wie wir uns erinnern, ist jedes Gen für die Struktur eines Proteins verantwortlich. Darin stecken andere Informationen – eine andere Proteinstruktur – neue Eigenschaften des Körpers. Aber solche Veränderungen sind nur durch die Übertragung von Erbinformationen möglich, daher unterscheiden sich Brüder und Schwestern derselben Eltern voneinander, auch wenn sie sich unterscheiden. Die in unserem Genom eingebetteten Informationen bleiben jedoch von der Geburt bis zum Tod unverändert.

Alterungsgen

Die Lebenserwartung und der Mechanismus altersbedingter Veränderungen, die bei einem Menschen auftreten, hängen von genetischen Informationen ab. Ein Abschnitt des Codes, der speziell für das Altern verantwortlich wäre, wurde nicht gefunden, aber Wissenschaftler sagen, dass es unwahrscheinlich ist, dass solche Daten an einem einzigen Ort in der DNA gespeichert sind. Altern ist ein komplexer Prozess, der alle Systeme des Körpers betrifft, daher haben die „Koryphäen der Wissenschaft“ noch einen langen Weg in diese Richtung vor sich.

Ein interessanter, aber recht provokanter Standpunkt zur Vererbung wurde in einem 1976 veröffentlichten Buch dargelegt. Es wurde vom englischen Ethologen K.R. Dawkins geschrieben. Das egoistische Gen ist eine wissenschaftliche Arbeit, die theoretisiert, was es bedeutet, die Fitness einer Art zu steigern. Die Selektion erfolgt auf genetischer Ebene und nicht auf der Ebene von Populationen und bestimmten Individuen. Im Allgemeinen gibt es keine eindeutige Antwort auf die Frage: „Was sind Gene?“ Mit der Entwicklung der Wissenschaft werden die Vorstellungen über diese DNA-Abschnitte höchstwahrscheinlich durch neue Daten ergänzt und erheblich verändert.

Kapitel 6. Genbruderschaft

Egoistisches Gen? Was ist das? Und das ist nur ein einziges physisches Stück DNA. Genau wie in der Ursuppe handelt es sich dabei allesamt um Replikate eines bestimmten DNA-Stücks, die über die ganze Welt verteilt sind. Wenn wir uns die Freiheit gönnen, über Gene als bewusste Wesen mit Seelen zu sprechen (und uns ständig versichern, dass wir, wenn wir wollen, jederzeit von unseren schlampigen Ausdrucksweisen zu anständigen Begriffen zurückkehren können), dann ist es legitim, die Frage zu stellen: Was Ist jeder Einzelne egoistisch und versucht etwas zu erreichen? Er versucht, in einem bestimmten Genpool immer zahlreicher zu werden. Im Grunde geschieht dies dadurch, dass es dabei hilft, die Körper, in denen es lebt, auf Überleben und Fortpflanzung zu programmieren. Aber hier betonen wir, dass „er“ ein bestimmter Faktor ist, der in vielen Körpern gleichzeitig existiert. Der Hauptgedanke dieses Kapitels ist, dass jedes einzelne Gen in der Lage sein könnte, Replikationen seiner selbst in anderen Körpern zu unterstützen.

In diesem Fall können wir von einer Art individuellem Altruismus sprechen, der jedoch durch den Egoismus des Gens bedingt ist.

Betrachten wir das Gen, das den Albinismus beim Menschen bestimmt. Eigentlich gibt es mehrere Gene für Albinismus, aber ich spreche nur von einem davon. Es handelt sich hierbei um ein rezessives Gen, d.h. Um ein Albino zu sein, muss ein Mensch die doppelte Dosis dieses Gens besitzen. Albinos kommen bei uns mit einer Häufigkeit von etwa 1:20.000 vor. Allerdings hat einer von 70 Menschen eine Einzeldosis des Albinismus-Gens, und diese Menschen sind keine Albinos. Da viele Menschen über das Albinismus-Gen verfügen, könnte es theoretisch dafür sorgen, dass es im Genpool verbleibt, indem der Körper dieser Menschen so programmiert wird, dass er altruistisch gegenüber anderen Albinos ist, sobald bekannt ist, dass sie dasselbe Gen tragen. Das Albinismus-Gen würde sich sehr freuen, wenn einige der Körper, in denen es sich befindet, sterben würden, vorausgesetzt, dass dies anderen Körpern, die dasselbe Gen enthalten, zum Überleben verhelfen würde. Wenn das Albinismus-Gen dazu führen könnte, dass einer der Körper, die es enthalten, das Leben von zehn Albinos rettet, dann würde selbst der Tod eines Altruisten vollständig durch die Zunahme der Anzahl der Albinismus-Gene im Genpool kompensiert.

Sollten wir dann erwarten, dass Albinos nett zueinander sind?

Die Antwort hierauf dürfte wohl „Nein“ lauten. Um zu verstehen, warum nicht, lassen wir für einen Moment unsere Metapher des Gens als eines mit Bewusstsein ausgestatteten Faktors beiseite, denn in diesem Zusammenhang wird sie uns geradezu verwirren. Wir sollten zu langweiligen, aber korrekten Ausdrücken zurückkehren. Albinismus-Gene „wollen“ eigentlich nicht überleben oder anderen Albinismus-Genen helfen. Aber wenn das Albinismus-Gen zumindest die Körper, in denen es lebt, dazu bringt, sich gegenüber anderen Albinos altruistisch zu verhalten, dann wird dies wohl oder übel automatisch zu einer Zunahme seiner Zahl im Genpool führen. Damit dies geschieht, muss das betreffende Gen jedoch zwei unabhängige Auswirkungen auf den Körper haben. Es darf nicht nur die gewohnte Wirkung entfalten, d.h. Mangel an Pigmentierung der Haut, sondern auch, um den Körper zu selektivem Altruismus gegenüber Personen mit sehr schwacher Pigmentierung zu ermutigen. Ein solches Gen, das zwei Effekte hat, könnte, wenn es existierte, in einer Population recht erfolgreich funktionieren.

Wie bereits in Kap. 3, Gene haben mehrere Auswirkungen. Theoretisch ist es möglich, dass ein Gen entsteht, das eine Art äußeres „Merkmal“ bestimmt, zum Beispiel blasse Haut, einen grünen Bart oder etwas ähnlich Auffälliges, und gleichzeitig die Tendenz, die Träger davon besonders gut zu behandeln so ein Zeichen. Es ist möglich, aber unwahrscheinlich. Mit gleicher Wahrscheinlichkeit können grüne Bärte mit einer Neigung zu eingewachsenen Zehennägeln oder einem anderen Symptom in Verbindung gebracht werden, und Sympathie für grüne Bärte kann mit einer Unfähigkeit verbunden sein, den Duft von Freesien wahrzunehmen. Es ist unwahrscheinlich, dass dasselbe Gen ein bestimmtes Merkmal und die entsprechende Art von Altruismus bestimmt. Allerdings ist das, was man den „Altruismus-zu-Grünbart-Effekt“ nennen könnte, theoretisch plausibel.

Eine willkürliche Markierung wie ein grüner Bart ist einfach eine Möglichkeit, wie ein Gen „lernen“ kann, dass es Kopien von sich selbst in anderen Individuen gibt. Gibt es noch andere Möglichkeiten?

Ja, und die direkteste davon ist die folgende. Der Besitzer eines altruistischen Gens könnte einfach daran erkannt werden, dass er altruistische Handlungen ausführt. Ein Gen könnte im Genpool gedeihen, wenn es seinem Körper etwas „sagte“ wie: „Körper, wenn A ertrinkt, während er versucht, jemand anderen zu retten, springe hinein und rette A.“ Der Grund, warum ein solches Gen so edel wirken würde, liegt darin, dass A eine überdurchschnittlich hohe Wahrscheinlichkeit hat, dieselben altruistischen Gene zu besitzen – die Lebensretter-Gene. Die Tatsache, dass A versucht hat, jemand anderen zu retten, ist ein Zeichen, das einem grünen Bart gleichkommt. Es ist weniger weit hergeholt als der grüne Bart, erscheint aber dennoch ziemlich unglaubwürdig. Gibt es zuverlässige Möglichkeiten für Gene, Kopien von sich selbst bei anderen Individuen zu „erkennen“?

Ja, es gibt sie.

Es ist nicht schwer zu zeigen, dass nahe Verwandte eine überdurchschnittlich hohe Wahrscheinlichkeit haben, gemeinsame Gene zu haben. Es ist längst klar, dass der Altruismus von Eltern gegenüber ihren Kindern aus diesem Grund so weit verbreitet ist. Und R. Fisher, J. Haldane und insbesondere W. Hamilton erkannten, dass dies auch für andere nahe Verwandte gilt – Schwestern und Brüder, sowohl Geschwister als auch Cousins, Neffen und Nichten. Wenn eine Person stirbt, um zehn nahe Verwandte zu retten, stirbt möglicherweise eine Kopie des Gens, das den Altruismus gegenüber nahen Verwandten (Verwandtschaftsaltruismus) bestimmt, aber es werden viel mehr Kopien desselben Gens gerettet.

„Mehr Anzahl“ ist sehr vage, ebenso wie „nahe Verwandte“. Wie Hamilton gezeigt hat, ist größere Gewissheit möglich. Seine beiden 1964 veröffentlichten Arbeiten gehören zu den bedeutendsten Beiträgen zur Sozialethologie, die jemals geschrieben wurden, und ich habe nie verstanden, warum diese Werke von Ethologen so vernachlässigt werden (Hamiltons Name wird nicht einmal in den Verzeichnissen der beiden großen Ethologie-Lehrbücher erwähnt). veröffentlicht 1970). Zum Glück in In letzter Zeit Das Interesse an seinen Ideen beginnt wieder zu erwachen. Hamiltons Werke sind reich an Mathematik, aber ihre Grundprinzipien werden intuitiv erfasst, ohne strenge mathematische Argumentation, obwohl eine gewisse übermäßige Vereinfachung unvermeidlich ist. Wir müssen die Wahrscheinlichkeit berechnen, dass zwei Individuen, zum Beispiel zwei Schwestern, ein bestimmtes Gen haben.

Nehmen wir der Einfachheit halber an, dass es sich um Gene handelt, die im gesamten Genpool selten sind. Die meisten Menschen haben das „Nicht-Albino-Gen“, unabhängig davon, ob sie verwandt sind oder nicht. Diese weite Verbreitung dieses Gens erklärt sich aus der Tatsache, dass die Überlebenswahrscheinlichkeit von Albinos in der Natur geringer ist als die von Nicht-Albinos, schon allein deshalb, weil die Sonne sie blendet und es für sie relativ schwierig ist, ein sich näherndes Raubtier zu bemerken. Wir interessieren uns nicht für die Gründe für die Dominanz so eindeutig „guter“ Gene wie des „Nicht-Albinismus“-Gens im Genpool. Wir versuchen, den Erfolg von Genen genau auf ihren Altruismus zurückzuführen. Wir können daher davon ausgehen, dass solche Gene zumindest in den frühen Stadien dieses Evolutionsprozesses selten sind. Dabei ist zu beachten, dass auch ein in der Gesamtbevölkerung seltenes Gen in einer einzelnen Familie häufig vorkommen kann. Sowohl Sie als auch ich verfügen über eine Reihe von Genen, die in der Gesamtbevölkerung selten sind. Die Wahrscheinlichkeit, dass Sie und ich dieselben seltenen Gene tragen, ist sehr gering. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass meine Schwester dasselbe seltene Gen trägt wie ich, und es ist ebenso wahrscheinlich, dass Sie und Ihre Schwester ebenfalls dasselbe seltene Gen tragen. Die Wahrscheinlichkeit liegt in diesem Fall bei genau 50 %, und die Gründe dafür sind nicht schwer zu erklären.

Nehmen wir an, Sie haben eine Kopie des C-Gens in Ihrem Genotyp. Sie könnten sie entweder von Ihrem Vater oder Ihrer Mutter erhalten (der Einfachheit halber können Sie verschiedene seltene Möglichkeiten ausschließen: dass das C-Gen eine neue Mutation ist; dass beide Elternteile vorhanden sind). hatte dieses Gen oder dasselbe in doppelter Dosis bei einem von ihnen). Nehmen wir an, Sie haben das C-Gen von Ihrem Vater erhalten. In diesem Fall enthielt jede der gewöhnlichen Zellen seines Körpers eine Kopie dieses Gens. Wie Sie sich wahrscheinlich erinnern, enthält jedes Sperma, das ein Mann produziert, die Hälfte seiner Gene. Somit liegt die Wahrscheinlichkeit, dass das Sperma, das Ihre Schwester gezeugt hat, das C-Gen enthält, bei 50 %. Wenn Sie das C-Gen von Ihrer Mutter erhalten haben, dann folgt aus genau derselben Überlegung, dass die Hälfte ihrer Eizellen das C-Gen enthalten haben müsste; Und wieder hat Ihre Schwester eine 50-prozentige Chance, das C-Gen zu bekommen. Das heißt, wenn Sie 100 Geschwister haben, sollten etwa 50 von ihnen das seltene Gen haben, das Sie haben. Das bedeutet auch, dass, wenn Sie 100 seltene Gene haben, etwa 50 davon im Körper eines Ihrer Brüder oder Schwestern vorhanden sind.

Ähnliche Berechnungen können für Personen jeglichen Verwandtschaftsgrades durchgeführt werden. Zwischen Eltern und Kindern bestehen wichtige Abhängigkeiten. Wenn Sie eine Dosis des H-Gens haben, besteht bei jedem Ihrer Kinder eine 50-prozentige Chance, das Gen zu haben, weil die Hälfte Ihrer Keimzellen es enthält und jedes Ihrer Kinder mit einer dieser Keimzellen gezeugt wurde. Wenn Sie eine Dosis des J-Gens haben, besteht eine 50-prozentige Chance, dass Ihr Vater auch das Gen hatte, da Sie die Hälfte Ihrer Gene von ihm und die andere Hälfte von Ihrer Mutter haben. Der Einfachheit halber verwenden wir den Verwandtschaftskoeffizienten, der die Wahrscheinlichkeit ausdrückt, dass zwei Verwandte ein bestimmtes Gen haben. Der Verwandtschaftskoeffizient zwischen zwei Brüdern beträgt 1/2, da die Hälfte der Gene, die in einem der Brüder vorhanden sind, auch im anderen gefunden werden. Dies ist ein Durchschnittswert: Aufgrund des meiotischen Triebs können zwei Brüder mehr oder weniger Gene gemeinsam haben. Der Verwandtschaftskoeffizient zwischen Eltern und Kind beträgt immer genau 1/2. All diese Berechnungen jedes Mal von Anfang an durchzuführen, ist ziemlich langweilig. Es gibt aber einiges wirksame Regel Dies ist der Verwandtschaftskoeffizient zwischen zwei Personen, A und B. Er kann Ihnen bei der Erstellung eines Testaments oder zur Erklärung offensichtlicher Ähnlichkeiten in der Familie nützlich sein. Es eignet sich für alle einfachen Situationen, funktioniert jedoch nicht bei inzestuösen Ehen und, wie wir sehen werden, bei einigen Insekten.

Lassen Sie uns zunächst alle gemeinsamen Vorfahren von A und B ermitteln. Beispielsweise sind die gemeinsamen Vorfahren zweier Cousins ​​ihre gemeinsamen Großeltern. Logischerweise werden alle Vorfahren dieser gemeinsamen Vorfahren auch A und B gemeinsam sein. Allerdings werden wir alle bis auf die jüngsten gemeinsamen Vorfahren vernachlässigen. In diesem Sinne haben Cousins ​​nur zwei gemeinsame Vorfahren. Wenn B ein direkter Nachkomme von A ist, beispielsweise sein Urenkel, dann ist A selbst der gesuchte „gemeinsame Vorfahre“.

Nachdem wir die gemeinsamen Vorfahren von A und B gefunden haben, beginnen wir mit der Berechnung des Generationsabstands (der Anzahl der trennenden Generationen) zwischen ihnen. Dazu müssen Sie, beginnend bei A, den Stammbaum zum gemeinsamen Vorfahren hinaufklettern und dann nach unten nach B gehen. Die Gesamtzahl der Schritte im Stammbaum nach oben und dann nach unten ergibt den Generationsabstand. Wenn A beispielsweise der Onkel von B ist, beträgt der Generationsabstand 3. Der gemeinsame Vorfahre ist in diesem Fall der Vater von A und der Großvater von B. Beginnend mit A sollten Sie eine Generation nach oben gehen, um den gemeinsamen Vorfahren zu erreichen. Um dann zu B zu gelangen, muss man zwei Generationen auf der anderen Seite des Baums nach unten gehen. Daher beträgt der Generationsabstand 1 + 2 = 3.

Nachdem wir den Generationsabstand zwischen A und B durch einen bestimmten gemeinsamen Vorfahren ermittelt haben, können wir den Anteil ihres Verwandtschaftskoeffizienten berechnen, der auf diesen Vorfahren zurückzuführen ist. Dazu müssen Sie 1/2 so oft mit sich selbst multiplizieren, wie es Schritte im Generationsabstand gibt. Wenn der Erzeugungsabstand drei Schritte beträgt, müssen Sie 1/2 x 1/2 x 1/2 multiplizieren oder 1/2 auf die dritte Potenz erhöhen. Wenn der Generationsabstand durch einen bestimmten gemeinsamen Vorfahren gleich g Schritten ist, beträgt der Anteil des Verwandtschaftskoeffizienten aufgrund dieses Vorfahren (1/2)g.

Dies ist jedoch nur ein Teil des Verwandtschaftskoeffizienten zwischen A und B. Wenn sie mehr als einen gemeinsamen Vorfahren haben, müssen wir für jeden Vorfahren einen entsprechenden Wert hinzufügen. Bei zwei Individuen ist der Generationsabstand für alle gemeinsamen Vorfahren normalerweise gleich. Nachdem Sie den Verwandtschaftskoeffizienten zwischen A und B aufgrund eines ihrer gemeinsamen Vorfahren ermittelt haben, müssen Sie ihn daher nur noch mit der Anzahl dieser Vorfahren multiplizieren. Beispielsweise haben Cousins ​​und Cousinen zwei gemeinsame Vorfahren und der Generationsabstand zwischen ihnen beträgt jeweils 4. Daher beträgt der Verwandtschaftskoeffizient 2 x (1/2) 4 = 1/8. Wenn A ein Urenkel von B ist, beträgt der Generationsabstand 3 und die Anzahl der gemeinsamen „Vorfahren“ 1 (B selbst), sodass der Verwandtschaftskoeffizient 1 x (1/2)3 = 1/8 beträgt. Ebenso haben Sie die gleiche Chance, sowohl wie Ihr Onkel (Verwandtschaftskoeffizient = 2 (1/2) 3 = 1/4) als auch wie Ihr Großvater (Verwandtschaftskoeffizient = 1 x (1/2) 2 = 1/4) zu sein.

Bei so weit entfernten Verwandten wie Cousins ​​und Cousinen vierten Grades nähert sich die Wahrscheinlichkeit, dass sie gemeinsame Gene haben, der Wahrscheinlichkeit an, dass ein bestimmtes Gen, das in A vorhanden ist, in einem zufällig aus der Population ausgewählten Individuum gefunden wird. Was das Altruismus-Gen betrifft, unterscheidet sich ein Cousin vierten Grades kaum von einem alten Tom, Dick oder Harry. Ein Cousin zweiten Grades (Verwandtschaftsverhältnis = 1/32) ist nur geringfügig näher und ein Cousin ersten Grades ist etwas näher (1/8). Geschwister und Eltern und Kinder stehen sich sehr nahe (1/2) und eineiige Zwillinge (Verwandtschaftskoeffizient = 1) sind völlig identisch. Tanten und Onkel, Neffen und Nichten, Großeltern und Enkel sowie Uterus- und Halbgeschwister nehmen eine mittlere Position ein (Verwandtschaftskoeffizient = 1/4).

Jetzt haben wir die Möglichkeit, viel konkreter über die Gene des Kin-Altruismus zu sprechen. Das Gen zur Rettung von fünf Cousins ​​durch Selbstmord wird in der Bevölkerung nicht zahlreicher werden, aber das Gen zur Rettung von fünf Geschwistern auf Kosten des eigenen Todes wird in Hülle und Fülle zunehmen. Die Mindestvoraussetzung für den Erfolg eines suizidalen Altruismus-Gens besteht darin, mehr als zwei seiner Geschwister (oder Kinder oder Eltern) oder mehr als zwei Halbgeschwister (oder Onkel, Tanten, Neffen, Nichten, Großeltern, Enkel) zu retten mehr als acht Cousins ​​ersten Grades usw. Ein solches Gen lebt im Durchschnitt weiterhin in den Körpern einer ausreichenden Anzahl von Individuen weiter, die der Altruist gerettet hat, um seinen Tod zu kompensieren.

Wenn jemand glaubte, dass eine bestimmte Person sein eineiiger Zwilling sei, wäre er um sein Wohlergehen genauso besorgt wie um sein eigenes. Jedes Gen für Zwillingsaltruismus ist in beiden Zwillingen vorhanden. Wenn also einer von ihnen heldenhaft stirbt, um den anderen zu retten, lebt das Gen weiter. Gürteltiere mit neun Bändern bringen typischerweise eineiige Vierlinge zur Welt. Soweit mir bekannt ist, wurden keine Heldentaten junger Panzersoldaten gemeldet; Es wurde jedoch vermutet, dass bei ihnen auf jeden Fall starke Altruismusbekundungen zu erwarten sind. Wenn jemand plant, nach Südamerika zu reisen, wäre es lohnenswert, dies zu tun.

Jetzt verstehen wir, dass die Fürsorge für den Nachwuchs nur ein Sonderfall von Sippenaltruismus ist. Aus genetischer Sicht sollte ein Erwachsener seinem verwaisten kleinen Bruder genauso viel Fürsorge und Aufmerksamkeit schenken wie seinen eigenen Kindern. Der Koeffizient seiner Verwandtschaft zu beiden Babys ist genau gleich, 1/2. Aus Sicht der genetischen Selektion sollte das Gen, das das altruistische Verhalten der älteren Schwester bestimmt, die gleiche Chance haben, sich in der Bevölkerung zu verbreiten wie das Gen für elterlichen Altruismus. Tatsächlich handelt es sich hierbei um eine sehr starke Vereinfachung (aus vielen Gründen, auf die wir später eingehen werden), und brüderliche oder schwesterliche Fürsorge ist in der Natur keineswegs so üblich wie elterliche Fürsorge. Was ich hier jedoch zeigen möchte, ist, dass Eltern-Kind-Beziehungen aus genetischer Sicht im Vergleich zu Geschwisterbeziehungen nichts Besonderes sind. Die Tatsache, dass Eltern ihre Gene an ihre Kinder weitergeben und Schwestern sie einander nicht weitergeben, ist unerheblich, da beide Schwestern identische Kopien derselben Gene von denselben Eltern erhalten.

Einige Autoren verwenden den Begriff „Verwandtschaftsselektion“, um diese Art der natürlichen Selektion von der Gruppenselektion (differenzielles Überleben von Gruppen) und der individuellen Selektion (differenzielles Überleben von Individuen) zu unterscheiden. Die Auswahl der Verwandten ist für den infamiliären Altruismus verantwortlich. Je enger die Beziehung, desto stärker die Selektion. An dem Begriff „Verwandtschaftsselektion“ ist nichts auszusetzen, aber leider muss er möglicherweise aufgegeben werden, da er in letzter Zeit völlig falsch verwendet wurde und in Zukunft möglicherweise zu völliger Verwirrung unter Biologen führt. E.O. Wilson in seinem ansonsten hervorragenden Buch Sociobiology. Die Neue Synthese definiert die Sippenauswahl als einen Sonderfall der Gruppenauswahl. In dem Buch gibt es ein Diagramm, das deutlich zeigt, dass die Sippenselektion aus Wilsons Sicht eine Zwischenposition zwischen „individueller Selektion“ und „Gruppenselektion“ im allgemein akzeptierten Sinne einnimmt, d. h. in dem Sinne, in dem ich sie in Kap. verwendet habe. 1. Mittlerweile bedeutet Gruppenselektion – selbst nach Wilsons eigener Definition – das unterschiedliche Überleben von Gruppen von Individuen. Natürlich ist die Familie in gewisser Weise eine besondere Art von Gruppe. Der Kern von Hamiltons Argumentation läuft jedoch darauf hinaus, dass der Unterschied zwischen Familie und Nichtfamilie nichts Bestimmtes und Unantastbares ist, sondern von der mathematischen Wahrscheinlichkeit abhängt. Hamiltons Theorie behauptet keineswegs, dass Tiere alle „Familienmitglieder“ altruistisch und egoistisch gegenüber allen anderen behandeln sollten. Es ist unmöglich, eine strikte Grenze zwischen Familie und Nicht-Familie zu ziehen. Wir müssen nicht entscheiden, ob beispielsweise Cousins ​​zweiten Grades als Familienmitglieder oder als Fremde betrachtet werden sollen: Wir gehen einfach davon aus, dass die Wahrscheinlichkeit von Altruismus gegenüber Cousins ​​zweiten Grades 1/16 der Wahrscheinlichkeit von Altruismus gegenüber Nachkommen betragen sollte geschwister . Die Auswahl von Angehörigen kann keinesfalls als Sonderfall der Gruppenauswahl betrachtet werden.

Dies ist eine besondere Folge der genetischen Selektion.

Wilsons Definition der Verwandtenauswahl enthält noch einen weiteren, noch schwerwiegenderen Fehler. Nachkommen werden bewusst ausgeschlossen: Sie gelten nicht als Verwandte! Natürlich weiß Wilson sehr gut, dass Nachkommen mit ihren Eltern verwandt sind, aber er beruft sich nicht auf die Theorie der Verwandtschaftsauswahl, um den Altruismus zu erklären, den Eltern bei der Fürsorge für ihre eigenen Nachkommen an den Tag legen. Er hat natürlich das Recht, den Begriff so zu definieren, wie er es für richtig hält, aber diese Definition sorgt für große Verwirrung, und ich hoffe, dass er sie in späteren Auflagen seines wirklich sehr wertvollen Buches ändern wird. Aus genetischer Sicht sind die elterliche Fürsorge für den Nachwuchs und der Bruder-Schwester-Altruismus im Laufe der Evolution aus genau demselben Grund entstanden: In beiden Fällen besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein eines Altruismus-Gens im Körper der betreuten Person für Einzelpersonen.

Ich entschuldige mich bei dem Laienleser für diese kleine Schmährede und beeile mich, auf unser Hauptthema zurückzukommen. Bisher habe ich die Darstellung zu sehr vereinfacht, aber es ist an der Zeit, einige Schätzungen einzuführen. Ich habe lediglich über Gene gesprochen, die den Selbstmord bestimmen, um das Leben einer bestimmten Anzahl verwandter Individuen zu retten, deren Verwandtschaftskoeffizient genau bekannt ist. Es ist ganz offensichtlich, dass Tiere in Wirklichkeit nicht in der Lage sind, genau zu zählen, wie viele verwandte Individuen sie retten, oder Hamilton-Berechnungen in ihrem Kopf durchzuführen, selbst wenn sie irgendwie sicher wissen könnten, dass es sich bei diesen Individuen tatsächlich um ihre Verwandten, Cousins ​​oder Cousinen handelt. usw. P. Brüder und Schwestern.

Im wirklichen Leben muss ein bestimmter Selbstmord und eine bestimmte „Lebensrettung“ durch das statistische Risiko des Todes sowohl für einen selbst als auch für andere ersetzt werden. Es könnte sich herausstellen, dass es sinnvoll ist, sogar einen Cousin vierten Grades zu retten, wenn das Risiko für einen selbst sehr gering ist. Außerdem werden sowohl Sie als auch der Verwandte, den Sie retten möchten, zweifellos eines Tages sterben. Für jeden Einzelnen gibt es eine bestimmte „Lebenserwartung“, die die Versicherung einigermaßen genau berechnen kann. Die Rettung des Lebens eines Verwandten, der bald an Altersschwäche sterben wird, wird weniger Auswirkungen auf den zukünftigen Genpool haben als die Rettung des Lebens eines ebenso nahen Verwandten, der noch den größten Teil seines Lebens vor sich hat.

Unsere eleganten symmetrischen Berechnungen der Verwandtschaftskoeffizienten müssen geändert werden, um den verwirrenden und komplexen Gewichtungen Rechnung zu tragen, die von Statistikern von Versicherungsgesellschaften vorgenommen werden. Großväter und Großmütter einerseits und Enkel andererseits haben im genetischen Sinne die gleichen Gründe, einander Altruismus zu zeigen, da ihre Gene zu 1/4 gleich sind. Da Enkelkinder jedoch eine längere Lebenserwartung haben, haben Gene für den Altruismus der Großeltern gegenüber den Enkeln einen höheren selektiven Wert als Gene für den Altruismus der Enkel gegenüber den Großeltern. Es ist möglich, dass der Nettonutzen aus der Hilfe für einen jungen entfernten Verwandten größer ist als der Nettonutzen aus der Hilfe für einen älteren nahen Verwandten. (Übrigens muss die Lebenserwartung der Großeltern nicht unbedingt geringer sein als die der Enkel. Bei Arten mit hoher Sterblichkeit im frühen Alter ist auch der umgekehrte Zusammenhang möglich.)

Wenn wir die „Versicherungs“-Analogie fortsetzen, können wir uns Einzelpersonen so vorstellen, als hätten sie eine Lebensversicherung. Eine bestimmte Person kann einen bestimmten Teil ihres Vermögens für die Lebensversicherung einer anderen Person riskieren. Dabei berücksichtigt er seinen Verwandtschaftskoeffizienten zu dieser Person sowie seine „Zuverlässigkeit“ im Sinne seiner Lebenserwartung im Vergleich zu seiner eigenen. Streng genommen sollten wir „Lebenserwartung“ durch „erwartete Fortpflanzung“ oder, noch strenger, durch „die allgemeine Fähigkeit, die eigenen Gene im Laufe des zukünftigen Lebens zu nutzen“ ersetzen. In diesem Fall muss für die Entwicklung altruistischen Verhaltens das Gesamtrisiko für den Altruisten geringer sein als der Gesamtgewinn für den Empfänger multipliziert mit dem Verwandtschaftskoeffizienten. Risiko und Gewinn sollten auf die oben beschriebene komplexe Weise berechnet werden, die von Versicherungsunternehmen verwendet wird.

Aber können wir wirklich erwarten, dass die arme Überlebensmaschine diese komplexen Berechnungen in Eile durchführen kann? Sogar der große Mattbiologe J. Haldane (in einem 1955 veröffentlichten Werk, in dem er Hamiltons Konzept vorwegnahm, indem er die Ausbreitung eines Gens postulierte, das die Rettung ertrinkender Verwandter bestimmt) bemerkte: „... bei diesen beiden Gelegenheiten, als ich herausgezogen wurde Ich hatte keine Zeit für solche Berechnungen, da ich als Menschen, die ertrinken könnten, das Wasser mit minimalem Risiko für mich selbst nutzen wollte.“ Glücklicherweise muss man, wie Haldane sehr wohl wusste, nicht davon ausgehen, dass Überlebensmaschinen bewusst mentale Berechnungen durchführen. So wie wir einen Rechenschieber verwenden, ohne zu bemerken, dass wir tatsächlich Logarithmen verwenden, kann ein Tier so programmiert werden, dass es sich so verhält, als würde es komplexe Berechnungen durchführen.

Das ist nicht so schwer vorstellbar, wie es scheint. Wenn ein Mensch einen Ball hoch in die Luft wirft und ihn wieder fängt, verhält er sich so, als würde er ein System von Differentialgleichungen lösen, die die Flugbahn des Balls bestimmen. Er weiß vielleicht nicht, was eine Differentialgleichung ist, und versucht vielleicht auch nicht, es herauszufinden, aber das hat keinerlei Einfluss auf seine Fähigkeiten im Spiel mit dem Ball. Auf einer unbewussten Ebene geschieht etwas, das mathematischen Berechnungen ähnelt. Wenn eine Person eine schwierige Entscheidung trifft, nachdem sie die Vor- und Nachteile sowie alle Konsequenzen ihrer Entscheidung, die sie sich vorstellen kann, abgewogen hat, entsprechen ihre Handlungen ebenfalls funktional der Berechnung einer „gewichteten Summe“, die von einem Computer durchgeführt wird.

Wenn wir ein Programm schreiben würden, um auf einem Computer das Verhalten einer Paragon-Überlebensmaschine zu simulieren, die Entscheidungen darüber trifft, ob sie sich altruistisch verhalten soll, würden wir wahrscheinlich so etwas tun auf die folgende Weise. Zuerst müssen Sie eine Liste aller alternativen Verhaltensweisen der Tiere erstellen. Schreiben Sie dann für jede Verhaltensart ein Programm, um die gewichtete Summe zu berechnen. Alle aus diesem Verhalten resultierenden Gewinne sind mit einem Pluszeichen und alle damit verbundenen Risiken mit einem Minuszeichen gekennzeichnet; Alle Gewinne und alle Risiken sollten vor der Addition durch Multiplikation mit dem entsprechenden Verwandtschaftskoeffizienten abgewogen werden. Der Einfachheit halber verzichten wir ggf. erst einmal auf andere Wägungen, etwa im Hinblick auf Alter und Gesundheit. Da der Verwandtschaftskoeffizient eines bestimmten Individuums mit sich selbst gleich 1 ist (d. h. es enthält, wie ganz offensichtlich, 100 % seiner eigenen Gene), müssen die Risiken und Chancen für sich selbst überhaupt nicht reduziert werden. und sind mit vollem Gewicht in die Berechnungen einzubeziehen. Die Gesamtsumme für jedes der alternativen Verhaltensweisen wäre wie folgt:

Nettogewinn für diese Art von Verhalten = Gewinn für sich selbst – Risiko für sich selbst + 1/2 Gewinn für den Bruder – 1/2 Risiko für den Bruder + 1/2 Gewinn für den anderen Bruder – 1/2 Risiko für den anderen Bruder + 1/8 Gewinn für Cousin- 1/8 Risiko für Cousine + 1/2 Gewinn für Kind - 1/2 Risiko für Kind + usw.

Das Ergebnis dieser Gewinnsummierung ist eine Zahl, die als Schätzung des Nettogewinns für diese Art von Verhalten bezeichnet wird. Das Modelltier berechnet dann die entsprechende Summe für jedes alternative Verhalten in seinem Repertoire. Schließlich wählt und implementiert es die Verhaltensart, die den höchsten Nettogewinn bringt. Selbst wenn alle Schätzungen negativ sind, wählt es die beste Verhaltensform, d. h. mit dem geringsten Risiko verbunden. Denken Sie daran, dass jede positive Aktion mit einem Energie- und Zeitaufwand verbunden ist, der für andere Dinge aufgewendet werden könnte. Wenn Nichtstun das „Verhalten“ ist, das den höchsten Gewinn bringt, dann wird das Modelltier untätig sein.

Dies ist ein stark vereinfachtes Beispiel, in diesem Fall ausgedrückt in Form eines subjektiven Monologs und nicht in Form eines Computermodells. Nehmen wir an, ich bin ein Tier, das im Wald einen Platz findet, an dem 8 Pilze wachsen. Nachdem ich ihren Nährwert geschätzt und den Wert aufgrund des, wenn auch sehr geringen, Risikos, dass sie giftig sein könnten, etwas reduziert hatte, entschied ich, dass jeder Pilz +6 Einheiten „wert“ war (die Einheiten sind willkürliche Gewinne, wie in Kapitel 5). Die Pilze sind so groß, dass ich nur drei davon essen konnte. Sollte ich jemand anderen über meinen Befund informieren? Wer kann mich hören? Mein Bruder B (der Koeffizient seiner Beziehung zu mir = 1/2), Cousin C (der Koeffizient der Beziehung = 1/8) und D (er ist im Allgemeinen nicht mit mir verwandt, der Koeffizient seiner Beziehung zu mir). wird durch einen so kleinen Wert ausgedrückt, dass er praktisch mit Null gleichgesetzt werden kann). Wenn ich über meinen Fund schweige, beträgt mein Nettogewinn +6 für jeden der drei Pilze, die ich gegessen habe, d. h. nur +18. Um den Nettogewinn abzuschätzen, wenn ich meinen Fund ankündige, müssen einige Berechnungen durchgeführt werden. Acht Pilze müssen gleichmäßig auf vier Pilze aufgeteilt werden. Der Gewinn, den ich durch zwei Pilze erhalte, die ich selbst esse, bei jeweils +6 Einheiten, beträgt +12. Aber ich werde auch einen gewissen Gewinn dadurch erzielen, dass mein Bruder und mein Cousin jeweils zwei Pilze essen, da ich etwas davon habe mit ihnen gemeinsame Gene. Mein Gesamtgewinn beträgt (1 x 12) + (1/2 12) + (1/8 x 12) + (0 x 12) = 19 1/2. Der entsprechende Nettogewinn für egoistisches Verhalten betrug +18. Die Ergebnisse sind fast gleich, aber das Urteil ist klar. Ich muss ein Signal geben, dass Nahrung gefunden wurde. Der Altruismus, den ich in diesem Fall gezeigt habe, wird zu einem Gewinn für meine egoistischen Gene führen.

Ich habe die Situation vereinfacht, indem ich davon ausgehe, dass ein einzelnes Tier berechnet, welche Vorgehensweise für seine Gene optimal ist. Tatsächlich wird der Genpool mit Genen aufgefüllt, unter deren Einfluss sich Körper verhalten, als ob sie solche Berechnungen durchführen würden.

In jedem Fall sind diese Berechnungen nur eine sehr vorläufige erste Annäherung an das, was sie idealerweise sein sollten. Wir haben viele Faktoren vernachlässigt, darunter auch das Alter der Personen, die diese Berechnungen durchführen. Wenn ich außerdem eine große Mahlzeit gegessen habe, bevor ich die Pilze entdeckt habe, ist der Nettogewinn durch die Benachrichtigung über meinen Fund größer, als wenn ich hungrig wäre. In den besten aller Welten gibt es unendlich viele Möglichkeiten für fortschreitende Verbesserungen im Computerbereich. Aber wahres Leben findet nicht in der besten aller möglichen Welten statt. Wir können bei der Auswahl keine echten Tiere erwarten optimale Lösung, wird absolut jedes Detail berücksichtigen. Durch Beobachtungen und Experimente in natürliche Bedingungen Wir müssen herausfinden, wie nahe reale Tiere der idealen Kosten-Nutzen-Rechnung tatsächlich kommen.

Nur um dich selbst davon zu überzeugen subjektive Beispiele Ohne uns zu weit in die Irre zu führen, kehren wir für einen Moment zur Gensprache zurück. Lebende Körper sind Maschinen, die durch die überlebenden Gene programmiert werden. Den überlebenden Genen gelang dies unter Bedingungen, die im Durchschnitt für die Umgebung der jeweiligen Art charakteristisch waren. Daher basieren Schätzungen von Ausgaben und Einnahmen auf vergangenen „Erfahrungen“, genau wie die des Entscheidungsträgers. Unter Erfahrung versteht man in diesem Fall jedoch die Erfahrung des Gens oder genauer gesagt die Bedingungen, unter denen das Gen in der Vergangenheit überlebt hat. (Da Gene auch Überlebensmaschinen mit der Fähigkeit zum Lernen ausstatten, kann man sagen, dass einige Kosten-Ertrags-Schätzungen auch auf der Grundlage individueller Erfahrungen vorgenommen wurden.) Solange sich die Bedingungen nicht zu sehr ändern, bleiben diese Schätzungen verlässliche Schätzungen und das Überleben der Maschinen dauert durchschnittlich richtige Entscheidungen. Wenn sich die Bedingungen radikal ändern, neigen Überlebensmaschinen dazu, falsche Entscheidungen zu treffen, und ihre Gene werden dafür bezahlen. Genau das passiert: Wenn eine Person Entscheidungen auf der Grundlage veralteter Informationen trifft, erweisen sich diese Entscheidungen in der Regel als fehlerhaft.

Fehler und Ungenauigkeiten können sich auch in die Schätzungen der Verwandtschaftskoeffizienten einschleichen. Bisher sind wir in unseren vereinfachten Berechnungen davon ausgegangen, dass Überlebensmaschinen zu wissen scheinen, wer mit ihnen verwandt ist und wie hoch der Koeffizient dieser Beziehung ist. Im wirklichen Leben besteht manchmal ein so festes Vertrauen, aber häufiger kann der Verwandtschaftskoeffizient nur als bestimmter Durchschnittswert geschätzt werden. Nehmen wir zum Beispiel an, dass A und B mit gleicher Wahrscheinlichkeit entweder Halbbrüder oder Geschwister sein können. Ihr Verwandtschaftskoeffizient beträgt entweder 1/4 oder 1/2, aber da wir nicht wissen, ob es sich um Halbgeschwister oder Geschwister handelt, kann nur der Durchschnitt effektiv verwendet werden, d. h. 3/8. Wenn sicher bekannt ist, dass sie dieselbe Mutter haben, die Wahrscheinlichkeit eines gemeinsamen Vaters jedoch nur 1 zu 10 beträgt, dann können Sie zu 90 % sicher sein, dass sie Halbbrüder sind, und zu 100 % sicher, dass sie Geschwister sind, der effektive Koeffizient der Verwandtschaft beträgt in diesem Fall (1/10 x 1/2) + (9/10 x 1/4) = 0,275.

Aber wen meinen wir, wenn wir von einer 90-prozentigen Sicherheit sprechen? Der Naturforscher, der es nach langer Feldforschung gefunden hat, oder die Tiere selbst? Unter günstigen Umständen sind sie fast dasselbe. Um dies zu verstehen, müssen wir darüber nachdenken, wie Tiere ihre nahen Verwandten erkennen könnten.

Wir wissen, wer unsere Verwandten sind, weil es uns gesagt wurde, weil sie Namen haben, weil wir formelle Ehen, Aufzeichnungen und einfach nur gute Erinnerungen haben. Viele Sozialanthropologen sind damit beschäftigt, „Blutsbeziehungen“ in den von ihnen untersuchten Gesellschaften herauszufinden. Sie bedeuten keine echte genetische Verwandtschaft, sondern subjektive und kulturelle Vorstellungen von Verwandtschaft. In den Bräuchen und Ritualen verschiedener Stämme wird der Blutsverwandtschaft große Bedeutung beigemessen; Der Ahnenkult ist weit verbreitet und Pflichtgefühl und Loyalität gegenüber der Familie dominieren viele Lebensbereiche. Blutfehden und Kriege zwischen Clans lassen sich im Lichte von Hamiltons genetischer Theorie leicht interpretieren. Das Inzestverbot beweist das Bewusstsein einer Person für die Bedeutung der Blutsverwandtschaft. Obwohl die genetischen Vorteile, die dieses Verbot mit sich bringt, nichts mit Altruismus zu tun haben, hängen sie wahrscheinlich mit den schädlichen Auswirkungen rezessiver Gene zusammen, die sich in blutsverwandten Ehen manifestieren. (Aus irgendeinem Grund gefällt diese Erklärung vielen Anthropologen nicht.)

Wie können Wildtiere „wissen“, wer ihre Verwandten sind, oder, anders ausgedrückt, welche Regeln sie in ihrem Verhalten befolgen sollten, damit der indirekte Effekt darin besteht, dass sie Blutsverwandte erkennen können? Es ist notwendig, dass Tiere von ihren Genen eine einfache Handlungsregel erhalten, eine Regel, die nicht mit einem vollständigen Bewusstsein über das Endziel einer bestimmten Handlung verbunden ist, die aber dennoch zumindest unter durchschnittlichen Bedingungen funktioniert. Wir Menschen sind mit diesen Regeln vertraut und sie sind so mächtig, dass wir, wenn wir nicht zu weitsichtig sind, die Regel als solche befolgen, auch wenn wir klar erkennen, dass sie weder für uns noch für andere etwas Gutes verheißt. Manche gläubige Juden oder Muslime würden beispielsweise lieber hungern, als gegen das Schweinefleischverbot zu verstoßen. Welche einfachen Faustregeln können Tiere befolgen und welche indirekten Auswirkungen haben sie? normale Bedingungen auf das Wohl ihrer nahen Angehörigen ausgerichtet?

Wenn Tiere dazu neigten, altruistisch gegenüber Personen zu sein, die ihnen körperlich ähnlich waren, könnten sie ihren Verwandten indirekt einen Nutzen bringen. Vieles würde von den spezifischen Eigenschaften einer bestimmten Art abhängen. Eine solche Regelung würde ohnehin nur zu „richtigen“ Entscheidungen im statistischen Sinne führen. Wenn sich die Bedingungen änderten (wenn beispielsweise eine bestimmte Art begann, in viel größeren Gruppen zu leben), könnte dies zu Fehlentscheidungen führen. Es kann davon ausgegangen werden, dass Rassenvorurteile eine irrationale Verallgemeinerung der im Prozess der Verwandtenauswahl entwickelten Tendenz eines bestimmten Individuums sind, sich mit physisch ähnlichen Personen zu identifizieren und Personen mit einem anderen Aussehen schlecht zu behandeln. Ein Vertreter einer Art, deren Mitglieder sich wenig oder in kleinen Gruppen bewegen, hat gute Chancen, dass jedes Individuum, dem er zufällig begegnet, ein ziemlich naher Verwandter ist. In diesem Fall könnte die Regel „Behandle jedes Mitglied der Art, die du triffst, gut“ einen positiven Überlebenswert in dem Sinne haben, dass ein Gen, das seine Träger dazu veranlasst, dieser Regel zu gehorchen, im Genpool häufiger vorkommen könnte. Vielleicht ist das der Grund dafür, dass Berichte über altruistisches Verhalten in Affen- und Walherden so häufig vorkommen. Wale und Delfine ertrinken, wenn sie keine Luft atmen können. Wir haben immer wieder beobachtet, wie Walbabys und verwundete Tiere, die nicht aus eigener Kraft an die Wasseroberfläche schwimmen konnten, von ihren Artgenossen gestützt und so vor dem Tod gerettet wurden. Wir wissen nicht, ob Wale ihre nahen Verwandten überhaupt erkennen können, aber das spielt wahrscheinlich keine Rolle.

Vielleicht ist die volle Wahrscheinlichkeit, dass ein zufälliges Mitglied einer bestimmten Herde ein Verwandter der Individuen ist, die es retten, so groß, dass die Kosten des Altruismus gerechtfertigt sind. Übrigens gibt es mindestens einen gut dokumentierten Fall, in dem ein wilder Delfin eine ertrinkende Person rettet. Man kann davon ausgehen, dass in diesem Fall die Regel, ertrinkende Herdenmitglieder zu retten, fehlgeschlagen ist. Die „Definition“ der Regel für ein ertrinkendes Herdenmitglied könnte etwa so klingen: „Etwas Langes, Zappelndes, Erstickendes an der Wasseroberfläche.“

Es wurde berichtet, dass erwachsene männliche Paviane ihr Leben riskieren, um den Rest der Herde vor Raubtieren wie Leoparden zu schützen. Es ist durchaus möglich, dass jedes erwachsene Männchen im Durchschnitt über eine ziemlich große Anzahl von Genen verfügt, die auch bei anderen Mitgliedern einer bestimmten Herde vorhanden sind. Ein Gen, das seinem Träger etwa sagt: „Körper, wenn du ein erwachsener Mann bist, beschütze diese Herde vor Leoparden“, kann in einem bestimmten Genpool zahlreicher werden. Bevor wir dieses oft zitierte Beispiel verlassen, muss man hinzufügen, dass mindestens ein angesehener Autor völlig andere Fakten berichtet. Ihren Daten zufolge sind es die erwachsenen Männchen, die beim Auftauchen eines Leoparden als erste hinter dem Horizont verschwinden. Die Küken fressen gemeinsam und folgen der Mutter mit der gesamten Brut. Ihre Tonsignale werden in zwei Haupttypen unterteilt. Zusätzlich zu dem lauten, durchdringenden Quietschen, das ich bereits erwähnt habe, zwitschern sie beim Füttern melodisch. Die anderen Küken reagieren nicht auf das Quietschen, was einen an die Mutter gerichteten Aufforderung zum Zucken bedeutet. Das Zwitschern erregt jedoch ihre Aufmerksamkeit. Das heißt, wenn ein Küken Futter findet, stürzen sich auch die übrigen Küken darauf: Im Lichte des zuvor diskutierten hypothetischen Beispiels ist das Zwitschern eine Botschaft über das Vorhandensein von Futter. Wie in diesem Fall kann der offensichtliche Altruismus von Hühnern durch die Auswahl der Verwandten erklärt werden. Da in der Natur alle Küken einer bestimmten Brut Geschwister sind, breitet sich das Gen, das die Produktion dieses Signals bestimmt, aus, vorausgesetzt, dass der Verlust für das Küken, das das Signal aussendet, weniger als die Hälfte des Nettogewinns für die übrigen Küken beträgt. Da der Nutzen auf alle Brutmitglieder verteilt wird, von denen es in der Regel mehr als zwei sind, ist es nicht schwer, sich vorzustellen, dass diese Bedingung erfüllt ist. Natürlich wird gegen die Regel verstoßen, wenn es sich um häusliche Bedingungen oder Bauernhöfe handelt, in denen Hühner gezwungen werden, nicht nur ihre eigenen, sondern manchmal sogar Truthähne oder Hühner zu bebrüten Enteneier. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Henne oder ihre Küken dies wissen. Ihr Verhalten wurde unter Bedingungen geformt, die normalerweise in der Natur vorherrschen, und in der Natur begegnet man in der Regel keinen Fremden in seinem Nest.

Von Zeit zu Zeit kommt es jedoch in der Natur zu solchen Fehlern. Bei Arten, die in Herden oder Schwärmen leben, kann ein verwaistes Junges oder Küken von einem fremden Weibchen adoptiert werden, höchstwahrscheinlich von einem Weibchen, das seine eigenen Jungen verloren hat. Wer das Verhalten von Affen beobachtet, nennt eine solche Frau manchmal „Tante“. In den meisten Fällen lassen sich keine Anzeichen dafür finden, dass es sich tatsächlich um eine Tante oder gar eine Verwandte handelt: Wenn Beobachter mehr über Gene wüssten, würden sie dies niemals leichtfertig nutzen ernstes Wort, wie „Tante“. Vielleicht sollte die Adoption jedoch in den meisten Fällen trotz aller Rührung als eine Art Versagen der natürlichen Ordnung der Dinge betrachtet werden, da eine großzügige Frau, die sich um ein Waisenkind kümmert, ihren eigenen Genen keinen Nutzen bringt . Sie verschwendet Zeit und Energie, die sie in das Leben ihrer Verwandten, insbesondere ihrer eigenen Kinder, investieren könnte. Anscheinend kommt dieser Fehler zu selten vor, als dass die natürliche Selektion sich „herablassen“ könnte, die Regel zu ändern und den Mutterinstinkt selektiver zu machen. Übrigens adoptiert in vielen Fällen niemand ein Waisenkind, und wenn es sich selbst überlässt, stirbt es.

Es gibt ein Beispiel für einen Fehler, der so extrem ist, dass Sie ihn vielleicht lieber nicht als Fehler, sondern als Beweis gegen die Theorie des egoistischen Gens betrachten würden. Wir sprechen von trauernden Affenweibchen, die ihre eigenen Jungen verloren haben: Es gab Fälle, in denen eine solche Mutter einem anderen Weibchen ein Baby gestohlen und sich um es gekümmert hat. Ich halte das für einen Doppelschlag, denn die Pflegemutter verschwendet nicht nur ihre Zeit, sondern nimmt der Konkurrenzfrau auch die Last ab, ein Baby großzuziehen, und gibt ihr so ​​die Möglichkeit, früher ein weiteres Baby zu bekommen. Dieses Beispiel scheint mir sehr ernst zu sein und verdient eine ausführliche Analyse. Es gilt herauszufinden, wie oft solche Situationen auftreten, wie hoch der durchschnittliche Grad der Beziehung zwischen der Adoptivmutter und dem Baby ist und wie die leibliche Mutter dazu wirklich steht – schließlich ist es von Vorteil für sie, dass ihr Baby adoptiert wird; Oder versuchen Mütter absichtlich, junge, unerfahrene Weibchen zu täuschen und sie zu zwingen, ihre Jungen zu adoptieren? (Es wurde auch vermutet, dass Weibchen, die die Jungen anderer Menschen adoptieren oder stehlen, davon profitieren und wertvolle Erfahrungen in der Kunst der Jungtieraufzucht sammeln.)

Im Gegensatz zu Möwen erkennen Trottellummen ihre Eier an der Lage dunkler Flecken auf der Schale und wählen sie aktiv zur Brut aus. Dies ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass Trottellummen auf flachen Felsen nisten, wo Eier herumrollen und sich mit Eiern aus anderen Gelegen vermischen können. Aber warum, könnte man fragen, versuchen Trottellummen, ihre Eier zu identifizieren und nur sie auszubrüten? Denn wenn sich jeder Vogel darum kümmern würde, jemandes Ei auszubrüten, dann wäre es egal, ob jedes Weibchen alleine oder auf den Eiern eines anderen sitzt. So argumentiert ein Befürworter der Gruppenauswahl. Mal sehen, wozu die Bildung eines solchen Gruppeninkubationskreises führen würde. Im Durchschnitt besteht ein Trottellummengelege aus einem Ei. Das bedeutet, dass für den Erfolg des gegenseitigen Brutkreises jedes erwachsene Individuum auf einem Ei sitzen müsste. Nehmen wir nun an, dass jemand betrügt und, anstatt Zeit mit dem Ausbrüten zu verschwenden, die Zeit dazu nutzt, neue Eier zu legen. Das Schöne an dem System ist, dass sich andere, altruistischere Individuen um diese Eier kümmern und nicht derjenige, der sie gelegt hat. Sie werden sich ehrlich an die Regel halten: „Wenn Sie ein streunendes Ei in der Nähe Ihres Nestes sehen, rollen Sie es zum Nest und setzen Sie sich darauf.“ Somit würde sich das Gen, das ein solches System bestimmt, in der gesamten Population verbreiten und der nette, freundliche Kreis der schlüpfenden Küken würde sich auflösen.

Was wäre, wenn ehrliche Vögel sich als Reaktion darauf weigerten, der Erpressung nachzugeben, und sich fest dazu entschließen würden, nur ein einziges Ei auszubrüten? Dies würde die Pläne der Betrüger durchkreuzen: Sie würden sehen, dass ihre eigenen Eier auf den Felsen lagen und niemand sie ausbrütete. Dies würde sie schnell zur Besinnung bringen. Leider wird das nicht passieren. Schließlich gehen wir davon aus, dass brütende Vögel ein Ei nicht vom anderen unterscheiden; Wenn also die guten Vögel dieses System einführen, um Betrug entgegenzuwirken, sind die Eier, die sich als Streuner herausstellen, genauso wahrscheinlich ihre eigenen wie die der Betrüger. Die Schurken werden dennoch davon profitieren, da sie mehr Eier legen und mehr überlebende Nachkommen hinterlassen. Die einzige Möglichkeit für eine ehrliche Möwe, die Gauner zu besiegen, wäre, aktiv eine Leidenschaft für ihre eigenen Eier zu entwickeln. Mit anderen Worten: Geben Sie den Altruismus auf und kümmern Sie sich um Ihre eigenen Interessen.

Um die Sprache von Maynard Smith zu verwenden: Die altruistische Adoptions-„Strategie“ ist keine evolutionär stabile Strategie. Es ist in dem Sinne instabil, dass es nicht durch die selbstsüchtige Strategie des Feindes verbessert werden kann, mehr Eier zu legen, als jedem Einzelnen zusteht, und sich dann zu weigern, sie auszubrüten. Diese egoistische Strategie wiederum ist instabil, weil die altruistische Strategie, die sie ausnutzt, instabil ist und verschwinden wird. Die einzige evolutionär stabile Strategie für die Trottellumme besteht darin, ihr eigenes Ei zu erkennen und nur dieses auszubrüten. Genau das tut sie.

Kehren wir nun zum Vergleich der „Beurteilung“ des Grades der Verwandtschaft mit anderen Mitgliedern seiner Gruppe zurück, die das Tier selbst abgibt, mit der Einschätzung eines erfahrenen Feldnaturforschers. Brian Bertram hat viele Jahre damit verbracht, die Lebensweise der Löwen im Serengeti-Nationalpark zu studieren. Basierend auf den ihm vorliegenden Daten zur Biologie der Fortpflanzung von Löwen schätzte er den durchschnittlichen Grad der Verwandtschaft zwischen Individuen innerhalb des Rudels. Seine Daten lassen sich wie folgt zusammenfassen. Ein typisches Rudel besteht aus sieben erwachsenen Weibchen – den beständigsten Mitgliedern des Rudels – und zwei erwachsenen Männchen, die umherwandern. Ungefähr die Hälfte der Weibchen bringt gleichzeitig Kätzchen zur Welt und zieht sie gemeinsam auf, sodass es schwierig ist, genau zu bestimmen, wem ein bestimmtes Junges gehört. Das Weibchen bringt in der Regel drei Junge zur Welt. Die väterlichen Pflichten sind in der Regel gleichmäßig auf die erwachsenen Männchen im Rudel verteilt. Junge Weibchen bleiben im Rudel und ersetzen ältere, die sterben oder gehen. Junge Männchen werden recht früh aus dem Rudel ausgeschlossen. Wenn sie ausgewachsen sind, wandern sie in kleinen Gruppen oder Paaren umher und schließen sich zuerst dem einen oder anderen Rudel an, kehren aber in der Regel nicht zu ihrem ursprünglichen Stolz zurück.

Basierend auf diesen und anderen Fakten und Annahmen ist es möglich, eine durchschnittliche Schätzung des Verwandtschaftsgrades zwischen zwei Individuen eines typischen Löwenrudels zu berechnen. Bortram geht davon aus, dass er für zwei zufällig ausgewählte Männer 0,22 und für dieselben Frauen 0,15 beträgt. Mit anderen Worten, der Verwandtschaftsgrad zwischen Männern eines bestimmten Rudels ist im Durchschnitt etwas geringer als zwischen Halbbrüdern oder Halbbrüdern und zwischen Frauen etwas geringer als zwischen Cousins.

Natürlich könnten zwei beliebige Individuen Geschwister sein, aber Bertram hatte keine Möglichkeit, dies herauszufinden, und man kann mit Sicherheit sagen, dass die Löwen dies auch nicht wussten. Gleichzeitig sind die von Bertram erzielten Durchschnittswerte gewissermaßen für die Löwen selbst zugänglich. Wenn diese Schätzungen wirklich typisch für den durchschnittlichen Löwenrudel sind, dann sollte jedes Gen, das Männchen dazu veranlagt, sich gegenüber anderen Männchen so zu verhalten, als wären sie fast Halbbrüder, eine positive Bedeutung für das Überleben haben. Jedes Gen, das zu weit ging und dazu führte, dass sich Männer untereinander eher wie Geschwister verhielten, würde im Durchschnitt bestraft werden, ebenso wie ein Gen, das nicht ausreichend freundschaftliche Beziehungen bedingte, wie zum Beispiel zwischen Cousins ​​zweiten Grades. Wenn die Lebensumstände der Löwen so sind, wie Bertram sie beschreibt, und, was ebenso wichtig ist, wenn dies schon seit vielen Generationen der Fall ist, dann ist zu erwarten, dass die natürliche Selektion ein Maß an Altruismus begünstigt, das dem durchschnittlichen Grad der Verwandtschaft in einem typischen Tier entspricht Stolz. Das meinte ich, als ich sagte, dass die Schätzungen der Verwandtschaft eines Tieres und eines erfahrenen Naturforschers recht nahe beieinander liegen können.

Daraus schließen wir, dass die „echte“ Verwandtschaft bei der Entwicklung des Altruismus möglicherweise eine geringere Rolle spielt als die beste Schätzung der Verwandtschaft, zu der Tiere fähig sind. Diese Tatsache könnte vielleicht als Schlüssel zum Verständnis dafür dienen, warum die elterliche Fürsorge für den Nachwuchs in der Natur so üblich und so viel selbstloser ist als die Fürsorge der Geschwister füreinander und warum Tiere sich selbst höher schätzen können als sogar mehrere Brüder. Was ich sage, läuft darauf hinaus: Zusätzlich zum Verwandtschaftskoeffizienten müssen wir so etwas wie einen „Konfidenz“-Index berücksichtigen. Obwohl die genetische Nähe zwischen Eltern und Kindern nicht enger ist als zwischen Brüdern und Schwestern, besteht darin ein größeres Vertrauen. Normalerweise ist ein Mensch viel sicherer, dass sein Sohn oder seine Tochter wirklich seine Kinder sind, als dass sein Bruder wirklich sein Bruder ist. Und er ist noch selbstbewusster, wer er ist!

Bei vielen Arten hat die Mutter möglicherweise mehr Vertrauen in ihren Nachwuchs als der Vater. Die Mutter legt ein sichtbares, fühlbares Ei oder bringt ein Baby zur Welt. Sie hat eine ausgezeichnete Chance, die Träger ihrer eigenen Gene zu kennen. Der arme Vater ist viel weniger immun gegen Täuschung. Es ist daher zu erwarten, dass Väter sich bei der Betreuung ihres Nachwuchses weniger Mühe geben als Mütter. In Kap. 9 („Kampf der Geschlechter“) werden wir sehen, dass es noch andere Gründe gibt, dies zu erwarten. Ebenso können Großmütter mütterlicherseits viel mehr Vertrauen in ihre Enkelkinder haben als Großmütter väterlicherseits, und es ist zu erwarten, dass sie mehr Altruismus an den Tag legen als Letztere. Dies liegt daran, dass sie den Enkeln ihrer Töchter vertrauen können, während sich die Söhne möglicherweise als Hahnrei erweisen. Großeltern mütterlicherseits haben gegenüber ihren Enkelkindern genauso viel Vertrauen wie Großmütter väterlicherseits, da beide hinsichtlich einer Generation zuversichtlich und hinsichtlich der nächsten unsicher sein können. Ebenso sollten Onkel mütterlicherseits mehr am Wohlergehen ihrer Neffen und Nichten interessiert sein als Onkel väterlicherseits und im Allgemeinen genauso altruistisch sein wie Tanten. Tatsächlich sollten in einer Gesellschaft, in der Ehebruch weit verbreitet ist, Onkel mütterlicherseits altruistischer sein als Väter, weil sie mehr Grund haben, an ihre Beziehung zum Kind zu glauben. Sie wissen, dass die Mutter des Kindes mindestens ihre Halbschwester ist. Der „eheliche“ Vater weiß nichts. Ich habe keine Daten zu diesem Thema, aber ich drücke diese Gedanken in der Hoffnung aus, dass jemand anderes über solche Daten verfügt oder jemand danach sucht. Insbesondere Sozialanthropologen können uns interessante Informationen liefern.

Die Tatsache, dass elterlicher Altruismus viel häufiger vorkommt als brüderlicher Altruismus, lässt sich vernünftigerweise mit dem „Identifikationsproblem“ erklären. Dies erklärt jedoch nicht die Asymmetrie der Eltern-Kind-Beziehung selbst. Eltern kümmern sich mehr um ihre Kinder als Kinder um ihre Eltern, obwohl genetische Beziehungen symmetrisch sind und das Vertrauen in den Grad der Verwandtschaft in beide Richtungen gleich groß ist. Einer der Gründe dafür ist, dass Eltern ihren Kindern praktischer helfen können, weil sie älter sind und über mehr Lebenserfahrung verfügen. Selbst wenn ein Kind seine Eltern ernähren möchte, verfügt es nicht über die finanziellen Mittel dafür. Es gibt eine weitere Asymmetrie in Eltern-Kind-Beziehungen, die in Geschwisterbeziehungen fehlt. Kinder sind immer jünger als ihre Eltern. Dies bedeutet oft, wenn auch nicht immer, eine längere Lebenserwartung. Wie ich oben betont habe, ist die Lebenserwartung eine sehr wichtige Variable, die Tiere in dieser besten aller Welten in ihre „Berechnungen“ einbeziehen müssen, wenn sie „entscheiden“, ob sie altruistisch sind oder nicht. Wenn bei einer bestimmten Art die durchschnittliche Lebenserwartung von Kindern höher ist als die ihrer Eltern, dann ist jedes Gen, das den Altruismus von Kindern bestimmt, im Nachteil. Er wird die altruistische Selbstaufopferung bestimmen, die auf das Wohl von Personen abzielt, die dem Tod im Alter näher sind als der Altruist selbst. Demgegenüber wird das Gen für elterlichen Altruismus einen entsprechenden Vorteil hinsichtlich der Lebenserwartung erhalten.

Es wird manchmal gesagt, dass die Auswahl von Verwandten theoretisch wunderbar sei, aber es gibt nur sehr wenige echte Beispiele für ihre Wirkung. Eine solche Meinung kann nur jemand äußern, der die Bedeutung der Verwandtenselektion nicht versteht. Tatsächlich sind alle Beispiele elterlicher Fürsorge für ihre Nachkommen und deren Schutz sowie die damit verbundenen Organe (Brustdrüsen, Kängurubeutel usw.) Beispiele für die Wirkung der Verwandtschaftsauswahl in der Natur. Kritiker der Verwandtschaftsauswahl sind natürlich mit der weit verbreiteten Fürsorge der Eltern für ihre Nachkommen in der Natur vertraut, aber sie verstehen nicht, dass diese Fürsorge sowohl ein Beispiel für die Verwandtschaftsauswahl als auch die Manifestation von Altruismus unter Geschwistern ist. Wenn diese Kritiker nach Beispielen fragen, meinen sie damit, dass es sich um nicht-elterliche Beispiele handeln muss, und solche Beispiele sind rar gesät. Ich habe eine Reihe herausgezogen mögliche Gründe Das. Ich könnte viele Beispiele für Bruder-Schwester-Altruismus nennen. Aber ich möchte das nicht tun, weil es das Missverständnis verstärken würde (das, wie wir gesehen haben, Wilson vertritt), dass es bei der Auswahl der Verwandten speziell um andere Beziehungen als Eltern-Kind-Beziehungen geht.

Die Gründe für diesen Fehler sind größtenteils historischer Natur. Der evolutionäre Vorteil der Betreuung des Nachwuchses ist so offensichtlich, dass wir nicht darauf warten mussten, dass Hamilton uns darauf aufmerksam machte. Dies ist seit der Zeit Darwins klar. Als Hamilton die genetische Äquivalenz anderer Beziehungen und ihre evolutionäre Bedeutung demonstrierte, betonte er natürlich diese anderen Beziehungen. Insbesondere führte er Beispiele für soziale Insekten wie Ameisen und Bienen an, bei denen Schwester-Schwester-Beziehungen besonders wichtig sind, wie wir in einem späteren Kapitel sehen werden. Ich habe sogar einige Leute sagen hören, dass sie dachten, Hamiltons Theorie gelte nur für soziale Insekten.

Wenn man nicht akzeptieren möchte, dass die Betreuung von Nachkommen ein Beispiel für die Selektion von Verwandten in der Praxis ist, dann liegt die Last bei einem, eine allgemeine Theorie der natürlichen Selektion zu konstruieren, die den Altruismus der Eltern vorhersagt, ohne den Altruismus zwischen Verwandten entlang der Seitenlinie vorherzusagen. Ich glaube nicht, dass ihm das gelingen wird.

Die Farbe von Insekten – insbesondere der Flügel von Schmetterlingen – kann auf zwei Arten geformt werden: mit Hilfe von Pigmenten oder durch optische Effekte auf der Oberfläche ihres Körpers. Mit der zweiten Methode – der sogenannten Strukturfärbung – entstehen vor allem „irisierende“ Farben. Eine neue Studie amerikanischer Entomologen soll den Wirkungsmechanismus des Gens klären optix zur Pigmentfärbung zeigten, dass diese auch mit der Entwicklung einer der Varianten der Strukturfärbung verbunden ist. Es stellte sich heraus, dass die im Rahmen der Forschung erhaltenen mutierten Schmetterlingsformen den Individuen anderer Arten ähnlich waren, was es uns ermöglicht, nicht nur den Mechanismus der Entwicklung, sondern auch die Entwicklung der Farbe der Schmetterlingsflügel aufzuklären.

Die Farbe der Schmetterlingsflügel zieht nicht nur die Aufmerksamkeit von Individuen des anderen Geschlechts ihrer eigenen Art oder von Sammlern (bereits unserer Art) auf sich, sondern auch von Evolutionsbiologen, da es sich um ein visuelles Modell eines komplexen morphologischen Charakters handelt, der aus vielen Elementen besteht. in deren Entwicklung und Evolution genetische Faktoren, ontogenetische und Umweltfaktoren. Die Erforschung der Entwicklung der Flügelfarbe dieser Insekten begann lange vor Beginn der genomischen Ära in der Biologie: Sie wurde insbesondere vom berühmten russischen Entomologen Boris Nikolaevich Shvanvich untersucht, dessen Grabstein sogar den Archetyp des Musters auf den Flügeln darstellt von Schmetterlingen, die er abgeleitet hat (Abb. 1).

Gleichzeitig kann die Farbe von Insekten (und Schmetterlingsflügeln bilden da keine Ausnahme) unterschiedlicher Natur sein: pigmentär und strukturell. Die erste wird durch spezielle Farbstoffe bestimmt – Pigmente, wie bei den meisten Tieren. Strukturfärbungen entstehen jedoch durch optische Effekte (Beugung, Interferenz, Lichtstreuung etc.) in der Kutikula. Oft handelt es sich dabei um verschiedene „metallische“, schillernde Muster (siehe Artikel von T. Romanovskaya „Strukturfarbe in der belebten Natur“ und G. E. Krichevsky „Strukturfärbung“).

Derzeit wurden mehrere Gene entdeckt, die die Farbe der Schmetterlingsflügel regulieren: optix, WntA, doppelgeschlechtlich Und Kortex. Diese Liste fällt überraschend klein aus. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die darin enthaltenen Gene nicht für das Vorhandensein oder Fehlen einzelner Streifen oder Augen verantwortlich sind, sondern für allgemeine Unterschiede im Muster zwischen verschiedenen Populationen und Arten. Der genaue Wirkungsmechanismus dieser Gene ist noch unbekannt und ebenso ist nicht bekannt, wie konservativ ihre Rolle bei der Farbentwicklung dieser Insekten ist (d. h. wie sehr sich ihre Funktionen bei der Farbbildung im Laufe der Evolution verändert haben).

Zum Beispiel Gen optix verantwortlich für die Unterschiede im Rot-Orange-Muster zwischen den Arten der Gattung Heliconius: Farbvariationen in Hybridzonen sind mit einer Variabilität in der Sequenz dieses Gens verbunden (siehe R. D. Reed et al., 2011). optix treibt die wiederholte konvergente Entwicklung der Nachahmung von Schmetterlingsflügelmustern voran. Darüber hinaus ist bekannt, dass dieses Gen auch die Entwicklung von Haken bei Schmetterlingen reguliert – speziell transformierte Schuppen am hinteren Rand des Vorderflügels und am vorderen Rand des Hinterflügels, die im Flug die Flügel ineinander verschränken und zu einem einzigen verwandeln Ebene (die sogenannten „funktionalen Dipteren“).

Eine Gruppe von Forschern des Labors für Evolution und Entwicklung von Mustern auf Schmetterlingsflügeln der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie der Cornell University (USA) unter der Leitung von Robert D. Reed untersuchte die Arbeit des Gens optix in vier Schmetterlingsarten aus der Familie der Nymphalidae: Heliconius erato, Agraulis vanille, Vanessa Cardui Und Junonia coenia. Diese Arten wurden ausgewählt, da sie verschiedene phylogenetische Zweige innerhalb der Familie repräsentieren: Die ersten beiden gehören zur Unterfamilie Heliconinae und die letzten beiden gehören zur Unterfamilie Nymphalinae. Um die Rolle des Gens zu identifizieren optix Bei der Farbbildung erhielten die Forscher mutierte Individuen, die für dieses Gen ausgeschaltet waren – also Individuen, bei denen dieses Gen nicht funktionierte. Dazu wurden mithilfe der Genom-Editierungstechnologie CRISPR/Cas9 Kopien dieses Gens aus dem Genom entfernt (siehe Das prokaryotische Immunsystem hilft bei der Bearbeitung des Genoms, „Elemente“, 12.03.2013; Die Ergebnisse des ersten Jahrzehnts der CRISPR-Studie sind zusammengefasst, „Elements“, 13.07.2017).

Zum ersten Mal die Rolle des Gens optix Die Entstehung der Flügelfärbung wurde in der Modellansicht exakt dargestellt Heliconius erato, bei dem sein Ausdruck in den Puppenflügel-Primordien in den Bereichen lokalisiert war, die in der Imago rot sind. In Übereinstimmung damit, bei Einzelpersonen H. erato mit einem gelöschten Gen optix die für den Wildtyp charakteristische rote Pigmentierung verschwand – und an die Stelle des roten Ommochrompigments trat schwarzes Melanin (Abb. 2, A). Das gleiche Bild wurde bei einer basaleren Art beobachtet (d. h. auf dem Stammbaum, der näher am gemeinsamen Vorfahren aller Nymphaliden liegt). A. vanillee(Abb. 2, D) – obwohl frühere Expressionsstudien keinen Zusammenhang mit dem Flügelmuster dieser Art erkennen ließen. Da der Einsatz der CRISPR/Cas9-Technologie zum Auftreten von Mosaikmutanten führte (einige Zellen innerhalb eines Individuums wurden nicht bearbeitet und führten zu Klonen mit einem normalen Genom), ist der Effekt des Gen-Knockouts optix ist am Rand solcher Mosaikbereiche noch deutlicher sichtbar, wo Ommochrome durch Melanin ersetzt werden (Abb. 2, B, E). Gleichzeitig treten schwarze Stellen auf, die beim Wildtyp (Flecken auf der Unterseite der Flügel) vorkommen A. vanillee), blieb in Mutanten schwarz (Abb. 2, F).

Gen-Knockout optix bei Vertretern der Nymphalina-Unterfamilie, die sich am Ende des Mesozoikums (vor 75–80 Millionen Jahren) von den Heliconinen trennte, führte zu den gleichen Konsequenzen (Abb. 3, 4): dem Ersatz von Ommochromomen durch Melanin. WAHR, V. Cardui Ein solcher Ersatz, der zu einer Hypermelanisierung (allgemeine Schwärzung) führte, erfolgte nur auf der Oberseite der Flügel, während auf der Unterseite (Unterseite) das rote Pigment verschwand, ohne durch etwas ersetzt zu werden (Abb. 4). Allerdings gab es unter den späteren Puppen, die sich nicht zu Erwachsenen entwickelten, Exemplare mit geschwärzten Unterseiten (Abb. 4, E). Lassen Sie mich erklären, was die Puppen haben spätes Alter Die Flügel sind bereits fast vollständig ausgebildet und können daher beim Öffnen einer toten Puppe gesehen werden.

Wie oben erwähnt, Genexpression optix auch mit transformierten Skalen verbunden. Die von den Autoren des diskutierten Artikels erhaltenen Daten bestätigten die Beteiligung dieses Gens an der Entwicklung der ungewöhnlichen Morphologie dieser Strukturen: Bei allen vier untersuchten Arten kam es zu einem Knockout optix Dies führte dazu, dass sich die Haken wie normale Flocken entwickelten (Abb. 2, C, G, 3, F und 4, F). Darüber hinaus gibt es bei drei Arten (außer J. coenia), bei dem die Haken pigmentiert sind, gingen Veränderungen in der Morphologie mit Veränderungen in der Farbe einher, was auf die Beteiligung dieses Gens an der Entwicklung beider Charaktere hinweist.

Das unerwartetste Ergebnis kam von der Art J. coenia: Gen-Knockout optix führte nicht nur zu einer Veränderung der Pigmentfarbe auf dem Weg der Melanisierung, sondern verursachte auch das Auftreten von blauem Schillern (siehe Schillern)! Diese Variante der Strukturfärbung entsteht durch wiederholte Lichtreflexion von durchscheinenden Oberflächen (in diesem Fall den Graten auf den Schuppen) und äußert sich in einem bläulichen Schimmer, der sich verändert, wenn der Flügel aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet wird. Darüber hinaus war das Schillern in den Bereichen des Flügels, in denen Schmetterlinge normalerweise eine schwarze Farbe haben (d. h. das Gen), weniger ausgeprägt optix ausgeschaltet).

Noch überraschender ist die Farbe optix-K.O.-Individuen J. coeniaähnelt dem bei Nymphaliden verbreiteten Farbtyp „Schwarz und Blau“, der sowohl für einzelne Arten als auch für einige saisonale Morphen charakteristisch ist (Abb. 5). Dies deutet auf eine Variation im Gen hin optix ist in der Tat für einen erheblichen Teil der interspezifischen Variation der Flügelfarbe verantwortlich.

Das in dieser Arbeit untersuchte Gen ist nicht direkt an der Morphogenese beteiligt, sondern lediglich ein Regulator, der bestimmte Entwicklungswege ein- und ausschaltet. Daher fanden die Forscher heraus, welche Gene in den Flügelprimordien von Knockout-Puppen im Vergleich zu normalen Puppen vermehrt und vermindert ausgeprägt waren. Diese Arbeit wurde nur an Nymphalinen durchgeführt. Die Gensätze mit veränderter Expression waren bei beiden Arten unterschiedlich. Erstens waren deutlich mehr davon drin V. Cardui: Gen-Abschaltung optix erhöhte die Expression von 97 Genen und verringerte die Expression von 243 Genen, während J. coenia es waren 31 bzw. 37. Wie erwartet, „Ausschalten“ des Gens optix führte zu einer Steigerung der Arbeit von Genen, die mit der Melaninsynthese verbunden sind, und einer Unterdrückung von Genen, die mit der Synthese von Ommochromen verbunden sind. Zusätzlich zu den Genen, die an der Morphogenese und dem Zelltransport beteiligt sind (letzterer ist auch wichtig für die Farbentwicklung, da die Farbe auch von der Position der Pigmentkörner in der Zelle abhängt), hat sich erwartungsgemäß auch die Expression von Genen verändert, die mit der Pigmentierung verbunden sind: it Die Zahl der Gene, die mit der Synthese von Melanin in Zusammenhang stehen, nahm zu und die Zahl der Gene, die mit der Synthese von Ommochromen in Zusammenhang stehen, nahm ab. Es stellte sich jedoch heraus, dass der Satz dieser Gene unterschiedlich war, was auf den direkten Wirkungsmechanismus des Gens schließen lässt optix bei verschiedene Typen variiert.

Während die an der Pigmentierung beteiligten Gene relativ gut bekannt sind (sie wurden ausführlich an Drosophila-Fliegen und Schmetterlingen untersucht), ist über strukturelle Farbgene viel weniger bekannt. Erst kürzlich erschienen Studien, die Aktinfilamente mit der Entwicklung kutikulärer Strukturen auf Schuppen in Verbindung bringen, die für das Schillern verantwortlich sind (siehe A. Dinwiddie et al., 2014. Dynamics of F-actin prefigure the structure of Butterfly Wing Scales). Daher haben sich die Autoren der besprochenen Arbeit für die Verwendung entschieden optix-Knockout-Mutanten, die Schillern zeigten, um andere Gene zu identifizieren, die mit der Entwicklung der Strukturfärbung verbunden sind. Sie betonen, dass es sich hierbei um vorläufige Daten handele und die wenigen von ihnen identifizierten Gene nur Kandidaten seien. Es stellte sich heraus, dass es sich um zwei Gene handelte, die mit Aktinfilamenten assoziiert sind, und um ein Gen, das mit der Entwicklung der Kutikula assoziiert ist. Mehrere andere Gene zeigten ebenfalls eine deutlich veränderte Expression in Irideszenz-Mutanten, ihre funktionelle Rolle ist jedoch noch nicht klar. Die Autoren schlagen vor, dass die Entstehung eines experimentellen Systems, in dem das Schillern durch Ausschalten eines Gens „eingeschaltet“ werden kann, Aufschluss über die Genregulation der Strukturfärbung geben kann.

Warum optix eine so bedeutende Rolle erlangt? Schließlich ist es im Wesentlichen zu einem „Supergen“ geworden, das die Entwicklung mehrerer unabhängiger Merkmale reguliert und es Ihnen ermöglicht, zwischen ihnen zu wechseln verschiedene Möglichkeiten Phänotyp und auch sehr konservativ, wobei er diese Rolle über zig Millionen Jahre hinweg beibehält? Die Autoren vermuten, dass er mit seiner Position im Genom „Glück“ hatte: Er befindet sich in einer großen (etwa 200.000 Basenpaare) „Genwüste“ – einem Abschnitt des Chromosoms, der praktisch frei von Genen ist und offenbar mit regulatorischen Genen gefüllt ist Nachfolger.

Anschließend wird es interessant sein, die Daten zu Nymphaliden mit anderen Schmetterlingsfamilien zu vergleichen – in der Regel wird die Farbe jedes einzelnen von ihnen durch seine eigenen Pigmente bestimmt. Es ist möglich, dass in ihnen auch ähnliche konservierte Schaltergene identifiziert werden. Es ist möglich, dass jemand das auch hat optix. Darüber hinaus bestand seine ursprüngliche Funktion offenbar genau in der Entwicklung von Hinweisen (siehe A. Martin et al., 2014. Mehrere aktuelle Co-Optionen von Optix im Zusammenhang mit neuartigen Merkmalen in adaptiven Schmetterlingsflügelstrahlungen). Die Expression dieses Genregulators im Flügelgewebe könnte also ganz am Anfang der Entwicklung von Schmetterlingen, bei Nachtfaltern, stattgefunden haben. Und erst später stellte sich heraus, dass er an der Entwicklung anderer Merkmale dieser Struktur beteiligt war.

Diese Studie zeigt einmal mehr, dass die Entstehung eines neuen komplexen Merkmals nicht unbedingt neue Gene erfordert – die natürliche Selektion „rekrutiert“ am häufigsten vorhandene, um neue Funktionen auszuführen. Dies geschieht besonders häufig bei regulatorischen Genen. In gewissem Sinne ändert sich ihre Funktion nicht: Sie unterdrücken die Expression einiger Gene und aktivieren sie in anderen, aber durch die Verbindung solcher „Schalter“ an verschiedenen Stellen im Netzwerk der Geninteraktionen können sehr unterschiedliche Phänotypen entstehen.