Abb. 93: Artenreichtum und Resilienz

Oben: Ein artenreiches Ökosystem hat eine hohe Resilienz oder Rückstellkraft: Nach Störungen nimmt es bald den alten Zustand wieder ein.

Unten: Ein verarmtes Ökosystem verkraftet Störungen schlechter; der alte Zustand wird langsamer oder gar nicht mehr erreicht. Das gilt nicht nur für Wälder usw., sondern auch für unser Mikrobiom, dessen Verarmung sich auf das Immunsystem auswirkt.

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Abb. 92: Kommensalen

Kommensalen (wörtlich Tischgenossen) leben mit unseren Zellen zusammen, ohne uns zu schaden – sofern sie nicht überhandnehmen. Wir sind aber auch nicht auf sie angewiesen, oder ihr Nutzen ist zumindest noch nicht bekannt.

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Abb. 91: Symbionten

Symbionten oder Mutualisten leben eng mit uns zusammen und beziehen von unseren Zellen zum Beispiel Schutz oder Nahrung, liefern ihnen im Gegenzug aber auch etwas, das unsere Zellen brauchen.

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Abb. 89: Warum haben Kiefermäuler eine erworbene Abwehr?

Zu den Metazoa oder vielzelligen Tieren (a) gehören die Chordatiere (b), die eine starre Körperachse haben – darunter auch die Wirbeltiere (c) mit ihrer knöchernen Wirbelsäule. Ein Teil von ihnen hat einen Kiefer, der gegenüber dem Schädel beweglich ist: die Kiefermäuler (d). Sie können feste Nahrung zerbeißen und brauchen einen langen Verdauungstrakt, in dem die Kost aufgeschlossen wird. In diesem Schutzraum haben sich viele Mikroorganismen angesiedelt. Die Grenzfläche zwischen dem Darminneren und dem Gewebe dient der Aufnahme von Nährstoffen und ist daher groß und durchlässig. Sie muss gut gegen Eindringlinge verteidigt werden (e). Deshalb haben Kiefermäuler eine erworbene Immunabwehr entwickelt.

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Abb. 88: r- und K-Strategen

 

In der Formel für logistisches Wachstum (zum Beispiel von Bakterien, mit denen man eine Petrischale animpft) kommen die Buchstaben r und K vor. Die Wachstumsrate r gibt die Steilheit der Kurve an, solange noch kein Gedränge herrscht. Die Kapazitätsgrenze K bestimmt, wie viele Organismen (N) der Lebensraum höchstens unterstützen kann, und macht sich im hinteren Teil der Kurve bemerkbar.

Bakterien, Fische oder Mäuse sind r-Strategen: Sie bekommen viele Junge, von denen die meisten jung sterben: Ihre Überlebenskurve fällt anfangs steil ab. K-Strategen wie Elefanten oder Menschen setzen wenig Nachwuchs in die Welt, und ihre Überlebenskurve fällt erst im hohen Alter steil ab. Um das Fortpflanzungsalter zu erreichen und sich lang genug um ihren wertvollen Nachwuchs zu kümmern, brauchen sie ein starkes Immunsystem.

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Abb. 87: Mutationen im Körper und in der Keimbahn

 

Mutationen im Körper (Soma) und in der Keimbahn: Alle Zellen des Körpers entstehen durch wiederholte Zweiteilung aus der Zygote, dem Verschmelzungsprodukt einer Samen- und einer Eizelle. Einige Zellen (am rechten Rand der Zellteilungspyramide) sind Vorläufer von Keimzellen, also Samen- oder Eizellen. Alle anderen bilden im Laufe der Embryonalentwicklung den Körper.

Oben: Mutationen in den Vorläufern der Körperzellen können Eigenschaften von Organen oder Körperteilen prägen, zum Beispiel für dunkle Flecken in einem hellen Fell sorgen. Eine mutierte Zelle gibt die Veränderung nämlich an ihre Tochterzellen weiter. Viele Mutationen lassen die Zelle aber absterben oder führen zu einer weniger effizienten Zellteilung. Auf die Eigenschaften der nächsten Generation haben somatische Mutationen keinen Einfluss.

Unten: Nur Mutationen in den Vorläufern der Keimzellen werden vererbt. Im Beispiel mutiert ein Spermienvorläufer so, dass die Hälfe aller Spermien die veränderte Genvariante enthält. Verschmilzt ein solches Spermium mit einer Eizelle, erbt jede Zelle im Embryo das mutierte Gen, sodass das ganze Tier die darin codierte Eigenschaft ausprägt. Hier hat die Maus dunkles Fell.

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Abb. 85: Familiäre Häufung von Autoimmunerkrankungen

Familienstammbäume offenbaren komplexe Erbgänge und Häufungen von Autoimmunerkrankungen. In der linken Familie hat die Mutter eine Autoimmunerkrankung der Schilddrüse (AITD), der Sohn multiple Sklerose (MS) und eine Tochter das Sjögren-Syndrom (SS). Rechts sind beide Eltern gesund, aber von den fünf Kindern haben zwei Töchter jeweils drei Autoimmunerkrankungen: die eine systemischen Lupus erythematodes (SLE), Antiphospholipid-Syndrom (APS) und Sjögren-Syndrom, die andere Vitiligo (VIT), ebenfalls Sjögren-Syndrom und eine Autoimmunerkrankung der Schilddrüse.

Vier der fünf Erkrankten sind weiblich. Tatsächlich erkranken an vielen Autoimmunerkrankungen Frauen häufiger (s. Abb. 51). In beiden Familien gibt es weniger Söhne als Töchter. Auch das ist typisch für Autoimmunerkrankungen mit deutlichem Frauenüberhang – ein Indiz für eine Beteiligung der Geschlechtschromosomen
an den Erkrankungen. Ich komme in Band 2 darauf zurück.

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Abb. 84: Crossing-over

 

Crossing-over: Keimzellen-Vorläufer enthalten zwei Chromosomsätze, wie alle anderen Zellen des Organismus. Hier sind die Allele auf dem von der Mutter geerbten Chromosom weiß, die Allele auf dem vom Vater geerbten Chromosom schwarz (links). Die Chromosomen bestehen in diesem Moment aus zwei gleichen Hälften, haben sich also schon verdoppelt. Während der sogenannten Reifeteilung oder Meiose werden die Hälften beider Chromosomen zufällig auf die vier entstehenden Keimzellen verteilt, die dann jeweils einen einfachen Chromosomensatz haben. Vorher können sie aber noch Material austauschen – hier zwei »Beinchen« (Mitte). Nach dem Crossing-over gibt es vier Merkmalskombinationen: weiß + weiß, weiß + schwarz, schwarz + weiß sowie schwarz + schwarz (rechts). Ein Chromosom in einer meiner Keimzellen kann also von meinem Vater und von meiner Mutter geerbte Allele enthalten.

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