Ist das Gehirn ein Parasit?

Vor einiger Zeit sah ich einen Internetnutzer fragen: „Ist es möglich, dass das Gehirn ein Parasit ist?“

Zunächst einmal: Das Gehirn ist definitiv kein Parasit! Warum sagst du das? Der wichtigste Beweis ist, dass Gehirnzellen und andere Körperzellen genau den gleichen vollständigen Genomsatz haben. Ob Parasitismus oder Mutualismus, beide Organismen sind erforderlich. Auch wenn es sich um eine Endosymbiose handelt, müssen zwei Genomsätze vorhanden sein.

Heute werde ich über dieses Thema aus der Perspektive biologischer Identifikationsstandards und Parasitismus sprechen.

01. Aus der Perspektive des Goldstandards der biologischen Identifizierung

Nehmen wir zum Beispiel die Mitochondrien, über die ich mehr weiß.

Mitochondrien und das menschliche Genom sind völlig verschiedene Dinge. Das mitochondriale Genom ist 16.569 Bytes lang und kodiert 37 Gene, die hauptsächlich mit der Atmungskette in Zusammenhang stehen; Das menschliche Kerngenom ist 3 Milliarden Bytes lang und kodiert 20.000 bis 30.000 Gene, einschließlich aller Inhalte.

Es besteht keine Sequenzhomologie zwischen den beiden! Bei den Genomen des Hirngewebes und anderer Gewebe handelt es sich ausschließlich um menschliche Kerngenome.

Der Goldstandard für die moderne biologische Klassifizierung und Identifizierung basiert eher auf dem Genom als auf äußeren Merkmalen, da viele Klassifizierungsmethoden in der Vergangenheit fehleranfällig waren. Einige Arten, die unterschiedlich aussehen, gehören tatsächlich zur selben Gattung, während andere, die sehr ähnlich aussehen, tatsächlich sehr weit auseinander klassifiziert sind. Beispielsweise sind Spitzhörnchen, die wie Mäuse aussehen, tatsächlich nahe Verwandte des Menschen, und Tibetmastiffs und Teacup-Hunde sehen aus wie zwei völlig unterschiedliche Arten, aber es gibt nicht einmal eine reproduktive Isolation.

Da das Gehirn genetisch mit dem Rest des menschlichen Körpers identisch ist, ist klar, dass es sich um denselben Organismus handelt.

02. Aus der Perspektive des Parasitismus

1. Der Mensch entwickelt sich aus befruchteten Eizellen. Wenn es sich um Parasiten handelt, wann sind sie eingedrungen und haben die Infektion ausgelöst?

Zweitens werden alle Organmerkmale des menschlichen Körpers durch 23 Chromosomenpaare kodiert, was für jede Generation der Fall ist (mit Ausnahme des Down-Syndroms). Handelt es sich um einen Parasiten, wird er nicht in das Genom integriert.

3. Das Nervensystem ist sehr alt und entstand nicht plötzlich. Es ist das Ergebnis der Diversifizierung mehrzelliger Organismen.

Schließlich haben Sie die Endosymbiontenhypothese erwähnt. Tatsächlich sind Endosymbiose und Parasitismus zwei völlig verschiedene Dinge. Einige Gene können von uns aufgenommen und integriert werden, aber nach der Integration bildet sich ein neues System, das nicht mehr voneinander getrennt ist und der Expressionsregulierung des Gesamtsystems unterliegt. Genauso können Sie die ursprünglichen Bakterien und das ursprüngliche Leben nicht wiederherstellen, wenn Sie die Mitochondrien allein trennen.

Zu den typischen Parasiten beim Menschen zählen Spulwürmer und Pärchenegel. Es entsteht nicht auf natürliche Weise, sondern nach der Geburt.

Das ist übrigens eigentlich ein kleines Paradoxon. Wenn es sich um zwei Organismen handelt, dann sind sie parasitär. Wenn einer von ihnen integriert wird, ist er nicht länger ein Parasit, sondern entwickelt sich zu einer Art Lebewesen derselben Art. Diese Situation kommt sehr häufig vor. In unserem Genom gibt es viele solcher Markierungen. So veränderten beispielsweise Viren, die vor Millionen von Jahren in das menschliche Genom eindrangen, den An- und Aus-Zustand von Genen in menschlichen embryonalen Stammzellen.

03. Ergänzung 1: Endosymbiontenhypothese

Die Endosymbiontenhypothese geht davon aus, dass Mitochondrien und menschliche Zellen voneinander unabhängig sind und dass erstere schließlich in die Zelle aufgenommen werden und zu einem Organell der Zelle werden, aber immer noch über ihren eigenen DNA-Satz verfügen.

Der Beweis für die Endosymbiose ist, dass Mitochondrien über ihre eigene unabhängige DNA und ihr Doppelmembransystem verfügen.

Allerdings können Mitochondrien nicht alleine überleben. Obwohl sie 37 Gene synthetisieren können, benötigen andere wichtige Gene, wie etwa der Syntheseapparat, somatische Zellen, die ihnen bei der Synthese helfen. Ohne somatische Zellen sind Mitochondrien dem Untergang geweiht. Man kann es sich also bildlich als ein Land mit zwei Systemen vorstellen.

Beispielsweise sind Mitochondrien und Chloroplasten endosymbiotisch. Liegt der Grund, warum man von Endosymbiotika spricht, einfach darin, dass der eine Wärme erzeugen und der andere Licht absorbieren kann? Natürlich nicht. Wären sie etwas Besonderes, wäre der Golgi-Apparat ein hochentwickelter Techniker, das endoplasmatische Retikulum hätte hochentwickelte Membranfunktionen und die Ribosomen wären die Köche von New Oriental. Warum erwähnen wir dann nie, dass sie endosymbiotisch sind? Es gibt nur einen grundlegenden Grund. Chloroplasten und Mitochondrien verfügen über ein eigenes Genom, das sich völlig von dem von Menschen und Pflanzen unterscheidet. Stattdessen sind sie Bakterien sehr ähnlich (zirkulare DNA, 70er-Ribosomen und die Aminosäure ist tatsächlich N-Formylmethionin). Aus diesem Grund gibt es die Endosymbionten-Hypothese.

Im Folgenden finden Sie eine Vermutung zur Entstehung. Ich denke, es gibt zwei Prämissen:

Erstens war die Erde damals noch ein einzelliger Organismus. Der Grund hierfür ist, dass bei einer mehrzelligen Zelle mit eingeschlossenen Mitochondrien nicht garantiert werden kann, dass jede Zelle Mitochondrien hat.

Zweitens haben sich Mitochondrien und somatische Zellen bereits in ihren eigenen unabhängigen Reichen herausgebildet, wobei Mitochondrien zum Bakterienreich und somatische Zellen zum Eukaryotenreich gehören. Der Grund liegt vor allem im unterschiedlichen Genom der beiden.

Zu diesem Zeitpunkt arbeiten die Mitochondrien wie Fanatiker, produzieren wie verrückt Energie und vermehren sich schnell.

Bei den somatischen Zellen handelt es sich zu diesem Zeitpunkt bereits um Zellen mit fortgeschritteneren Funktionen. Im Gegensatz zu Mitochondrien, die nur Energie produzieren, gleichen sie ihre Funktionen aus. Einige sind beispielsweise für die Wärmeproduktion verantwortlich, andere für die Absorption, andere für den Stoffwechsel, andere für die Synthese und wieder andere erfüllen andere Funktionen.

Eines Tages verschluckte eine Körperzelle versehentlich ein Mitochondrium. Das kommt sehr häufig vor. Dies liegt daran, dass Zellen auf Endozytose angewiesen sind, um größere Substanzen aufzunehmen.

Dann kann die Verdauungsfähigkeit dieser Zelle durchschnittlich sein. Schließlich handelt es sich um einen Allrounder, und es ist ihm unmöglich, allein eine sehr leistungsstarke Verdauungsfunktion zu entwickeln (Allrounder steht eher für eine umfassende Entwicklung als für eine Voreingenommenheit). Dann sahen sich die beiden an und waren sich einig, dass sie für beide Seiten von Vorteil seien. Mitochondrien, die Königsdisziplinen, sorgen für Energie. Um die Gewinnung von Glykolipiden und Proteinen sowie um die Synthese von Proteinen muss er sich keine Gedanken machen. Körperzellen versorgen ihn mit allem und beziehen daraus Energie.

Und so lebten die beiden glücklich bis an ihr Lebensende.

04. Ergänzung 2: Warum somatische Zellen das mitochondriale Genom nicht direkt integrieren können

Dies ist auch eine der Grundlagen für die oben erwähnte Endosymbiose, nämlich die DNA.

Ich habe die Abgrenzungstheorie vorgeschlagen, weil die DNA der Mitochondrien der von Bakterien ähnelt, die DNA somatischer Zellen jedoch nicht. Bei den Ähnlichkeiten handelt es sich hier nicht nur um beiläufige Bemerkungen, sondern um Artunterschiede in der Basenzusammensetzung, der RNA-Zusammensetzung und der Codon-Verwendung, die die Unterschiede zwischen Bakterien und Eukaryoten ausmachen.

Ich denke, der direkte Grund für die mangelnde Integration liegt darin, dass die Genome zu unterschiedlich und schwer zu integrieren sind. Das virale Genom ist nicht so groß. Was die Verdauung in Basen betrifft, muss es viele mitochondriale Vorfahren gegeben haben, die auf diese Weise eliminiert wurden, und nur einer blieb erhalten.

05. Ergänzung 3: Zur mitochondrialen mütterlichen Vererbung

Manche Leute fragen, warum wir die väterlichen Mitochondrien eliminieren sollten. Streng genommen wurde es tatsächlich nicht beseitigt.

Erstens tragen Spermien zu wenige Mitochondrien in sich, was im Vergleich zu Eizellen ein Tropfen auf den heißen Stein ist und daher verdünnt wird.

Zweitens gibt es Hinweise darauf, dass zumindest während der Zeit der befruchteten Eizelle noch Mitochondrien des Vaters im Körper vorhanden sind. Wo ist es danach hingegangen? Es hätte abgebaut oder verdünnt sein müssen, aber es gab auch den Fall eines Patienten, dessen Mitochondrien väterliche enthielten.

Dies wird in der Biologie als mitochondriale Heteroplasmie bezeichnet und der väterliche Ursprung ist nur eine sehr, sehr geringe Ursache.