Kapitel 34: Neurogenetik

34.1 Themenkreis und Fragestellungen

Die Neurogenetik entwickelte sich in den siebziger Jahren als ein Teilgebiet der allgemeinen Genetik, als immer deutlicher wurde, daß experimentelle Ansätze zur Klärung grundlegender Fragestellungen in der Neurobiologie einer interdisziplinären Symbiose aus Physiologie, Anatomie, Genetik und Biochemie bedürfen. Insbesondere die genetischen Modellorganismen mit ihren zahlreichen Mutationen mit Defekten spezifisch für das Nervensystem versprachen neue Denkanstöße und experimentelle Antworten in einem Spezialgebiet, das sich durch die unglaubliche anatomische und physiologische Komplexität seines Studienobjektes in einer Sackgasse wähnte. Die Neurogenetik ist daher nicht als eine isolierte Disziplin mit für sie spezifischen Hypothesen und Methoden aufzufassen; im Gegenteil, experimentelle Notwendigkeiten innerhalb des Teilgebietes führten zur Neuentwicklung von genetischen Techniken, von denen die allgemeine Genetik in gleicher Weise profitierte wie die Neurogenetik ihrerseits von experimentellen Entwicklungen in vielen Teilbereichen der Biologie.

Ziel der Neurogenetik ist es, die Gene, die für die Entwicklung und Funktion des Nervensystems (NS) und damit für das Verhalten, für Gedächtnis und Intelligenz von herausragender Bedeutung sind und die Mechanismen ihrer Wechselwirkungen herauszuarbeiten. Da sich Neurogenetik auch mit der Vererbung von Erkrankungen des Nervensystems, und ultimativ auch mit Persönlichkeitsmerkmalen, intellektuellen und schöpferischen Fähigkeiten beschäftigt, steht diese Disziplin oft ungewollt im Fokus gesellschaftlichen Interesses.

Trotz der Komplexität, mit der sich das NS auf histologischer Ebene darstellt, ist heute erkennbar, daß dessen Organisationsform auf der molekularen Ebene eine - früher ungeahnte - Vereinfachung erfährt. Durch die Abwandlung von Mitgliedern einiger weniger Molekülfamilien sind in der Evolution von Neuronensystemen und anderen komplexen Gewebetypen immer wieder die gleichen Prinzipien zur Anwendung gekommen. Die Neurogenetik kann deshalb einen Einblick in die Grundlagen der Evolution komplexer Systeme vermitteln.

Reizbarkeit ist eine Grundeigenschaft der meisten Lebensformen. Selbst die einfachsten mehrzelligen Tiere weisen spezialisierte Zellen oder Zellverbände auf, deren Funktion darin besteht, Umweltreize wie Licht, Duftstoffe oder mechanische Reize aufzunehmen und weiterzuleiten. Meistens ist ein spezifischer Reiz auch mit einer Reaktion verbunden, die wiederum von spezialisierten Zellen ausgelöst und koordiniert wird. Selbst primitive wirbellose Tiere schließen solche Zellen in Verbänden zusammen, die als Ganglien oder Gehirn bezeichnet werden und die im Verlauf der Evolution sowohl an Volumen als auch an Komplexität zunehmen. Seit einigen Jahren sind zahlreiche Moleküle bekannt, die darüber entscheiden, welche Embryonalzellen Neurone hervorbringen werden und wo sich das Gehirn entwickeln wird. Trotz der verwirrenden Vielfalt an Organisationsformen des NS erwies es sich, daß nicht nur viele der reizverarbeitenden Moleküle während der Evolution erhalten blieben, sondern auch die entwicklungsbiologisch wichtigen Entscheidungen von den gleichen Molekülen veranlaßt werden. Damit wurde eine wichtige Brücke zwischen den vermeintlich primitiven Modellorganismen und dem Studium des menschlichen Gehirns geschaffen.

In diesem Kapitel werden sowohl entwicklungsbiologische Vorgänge, soweit sie das Nervensystem betreffen, behandelt, als auch molekulare Eigenschaften von Nervenzellen und ihre genetische Analyse. Auf den zum Verständnis hilfreichen zellbiologischen und physiologischen Hintergrund wird hier jeweils nur kurz eingegangen, und auf entsprechende Lehrbücher verwiesen.

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