Warum hat der Mensch evolutionär gesehen 46 Chromosomen?

Beim Menschen enthält jede Zelle normalerweise 23 Chromosomenpaare, also insgesamt 46. Affen, Schimpansen und Menschenaffen haben 24 Paare (vierundzwanzig Paare), also insgesamt 48.

Was hat dazu geführt, dass Menschen 46 haben?

EDIT: @TomD hat Recht, ich habe gefragt, warum wir ein Chromosomenpaar weniger haben als Schimpansen (zum Beispiel) [23 Paare statt 24].

Ich bezweifle ernsthaft, dass es eine Selektion auf die Anzahl der Chromosomen gab. Es kommt einfach vor, dass wir 23 Paare haben.
Zur Info, alle Affen haben bekanntlich 48 (insgesamt), aber Affen variieren (z. B. Rhesusaffen haben 42, aber Kapuzineraffen haben 54!). Siehe die Wiki-Liste der Chromosomenzahlen hier .
@nico Sicher, aber es gab sicherlich (einige) Auswahlmöglichkeiten, um die Nummer zu erhalten. Normalerweise sind groß angelegte Mutationen wie Chromosomenfusionen sofort tödlich, und selbst wenn sie es nicht sind, verhindern sie möglicherweise die Fortpflanzung mit Individuen, die diese Mutation nicht haben. Es sollte also zumindest oberflächlich ein recht starker Selektionsdruck zur Erhaltung der Ploidie bestehen.
@Konrad Rudolph: aber du wählst nicht nach der Anzahl der Chromosomen, sondern nur nach einer Konfiguration, "die funktioniert".
@Nico Klar. Was ich meinte, war: Angesichts der Tatsache, dass unsere nahen Vorfahren eine unterschiedliche Anzahl von Chromosomen hatten, wann/warum hat sich das geändert? Das ist eine interessante Frage und im Wesentlichen das, was OP fragt.
@Konrad Rudolph: sicherlich. Es war nur die Frage, die zu implizieren schien, dass eine bestimmte Änderung der Zahl eine bestimmte Bedeutung hatte, anstatt eine Nebenwirkung von etwas anderem zu sein, das wahrscheinlich eine bestimmte Bedeutung hatte. Semantik.

Antworten (4)

Ich denke, das OP fragt, warum wir ein Chromosomenpaar weniger haben als Schimpansen (zum Beispiel) [23 Paare statt 24].

Es gibt eine Fülle von Beweisen, wie oben von Shigeta angedeutet , dass das menschliche Chromosom 2 das Ergebnis einer Telomer-zu-Telomer-Fusion von zwei Vorfahren-Chromosomen ist ( IJdo et al ., 1991). Dieses Ereignis trat bei unseren nächsten Vorfahren nicht auf, daher haben wir ein Chromosomenpaar weniger. Tatsächlich enthält die Sequenz des menschlichen Chromosoms 2 das Relikt einer angestammten Telomer-Telomer-Fusion ( IJdo et al ., 1991).

Das PDF dieser Schlüsselreferenz ist für alle von PNAS frei verfügbar

Bezug

IJdo, JW, Baldini, A, Ward, DC, Reeders, ST, Wells, RA (1991) Origin of human chromosome 2: an ancestral telomere-telomere fusion Proc Natl Acad Sci US A. , 88 9051-9055.[ pdf ]

Tatsächlich wurde nun gezeigt, dass auch Neandertaler und Denisovaner die gleiche Chromosomenverschmelzung wie Menschen aufweisen - http://m.motherjones.com/politics/2014/02/evolution-creationism-bonobos-neanderthals-denisovans-chromosome-two

Dies ist ein gutes Youtube-Video, das dies im Zusammenhang mit Beweisen für die Evolution diskutiert. Es stammt aus einer Präsentation von Ken Miller über den „Intelligent Design“-Versuch in Dover. Die ganze Präsentation gibt es hier .
Es scheint mir, dass dies die Frage nach dem „Wie“ beantwortet, aber nicht die Frage nach dem „Warum“. Ich würde vermuten, dass die Antwort auf das „Warum“ ein zufälliger Zufall ist, aber es könnte einen selektiven Vorteil geben? Gibt es so oder so Beweise?
@JackAidley Es scheint nicht so zu sein. Eine Veränderung der Chromosomenzahl schneidet Sie von der sexuellen Fortpflanzung ab (es sei denn, Sie befruchten sich selbst). Es ist eine Isolation von anderen Ihrer (früheren) Spezies - wenn eine Population zufällig eine solche Veränderung durchmacht, wird sie garantiert eine neue Spezies bilden. Aber das ist nicht wirklich ein Selektionsdruck – es ist eine Beobachtungsverzerrung; Wir sehen unterschiedliche Chromosomenzahlen in verschiedenen Spezies, weil sie unweigerlich dazu führen, dass Sie zu einer neuen Spezies werden (tot oder lebend). Es ist wie ein Fluss, der sich zwischen zwei Populationen Ihrer Spezies bildet, ein genetischer Riss.

@nico hat recht. Die Anzahl der Chromosomen ist das Ergebnis einer evolutionären Zeitlinie, unterbrochen von manchmal spontanen Ereignissen, die die DNA formen.

Diese Ereignisse treten im Laufe der Evolution auf:

1) Chromosomen-Umlagerungen. Große Teile des Genoms können sich umdrehen oder in andere Chromosomen integriert werden. Durch homologe Rekombination können sich Regionen des Genoms ausschneiden oder auch duplizieren. Wenn Sie sich die Ausrichtung von Mensch zu Schimpanse ansehen, gibt es viele Segmente, die sich relativ zueinander bewegen.

2) Chromosomenbruch oder -kombination. Zwei kleinere Chromosomen können sich zu einem größeren verbinden, oder ein größeres kann in zwei kleinere Chromosomen zerfallen. Ein Beispiel hierfür ist das menschliche Chromosom 2, das als zwei kleinere Chromosomen in Menschenaffen vorkommt ( siehe Abbildung in Wikipedia a). Wir folgern, dass dies ein Kombinationsereignis ist, das exklusiv für Menschen ist, indem wir die anderen Affen auf dem Evolutionsbaum vergleichen. Vögel und Reptilien neigen dazu, viele Chromosomenbrüche zu haben, sogar bis zu dem Punkt, an dem die Anzahl der Mikrochromosomen (weniger als 20 Millionen Basen) abnimmt. Säugetiere neigen dazu, konservativer zu sein und keine lebensfähigen Chromosomenbrüche zuzulassen – Hühner haben 78 Chromosomen zu unseren 23..

3) idiomatisches chromosomales Verhalten. Geschlechtsbestimmende Chromosomen sind Beispiele für Chromosomen, bei denen sich ein Paar in Größe und Zusammensetzung deutlich unterscheidet.
Ein weiteres Beispiel ist das Trypanosom, das viele winzige DNA-Segmente aufweist, die für unterschiedliche Oberflächenbeschichtungsproteine ​​kodieren.

4) @rwst Punkte, was ich ganz vergessen habe, dass es gelegentlich (wie vielleicht nur ein paar Mal) zu Duplikationen des gesamten Genoms gekommen ist . Dies kann durch chromosomale Ausrichtungen innerhalb eines einzigen Genoms identifiziert werden und ist nicht sehr oft vorgekommen, seit wir eukaryotische Metazoen geworden sind. Ich bin mir nicht sicher, wie oft, aber vielleicht nur ein- oder zweimal in unserer Linie. Wenn sich jemand mit Tieren/Menschen auskennt, wäre das großartig. Wie Sie sehen können, zeigt der Link Duplikationen des gesamten Genoms in Pflanzen, denen es egal zu sein scheint, wie viele Chromosomen es gibt. Pflanzen haben Polyploidie, sehen Sie, also werden solche Duplikationsereignisse viel besser toleriert. Andererseits können Pflanzen keine Videospiele spielen.

P. Dehal, JL Boore: Zwei Runden der Duplikation des gesamten Genoms beim angestammten Wirbeltier. In: PLoS-Biologie. 3, 10. Okt. 2005, e314, doi:10.1371/journal.pbio.0030314 . PMID 16128622. PMC 1197285.

Sie können sehen, dass diese Ereignisse zu bestimmten Zeitpunkten stattfinden und dazu beitragen, die Art und die Zusammensetzung der Chromosomen zu formen. Es ist nicht a priori möglich, die Anzahl oder Art der Chromosomen nur durch Betrachten eines Tieres vorherzusagen, sondern nur durch Betrachten der verwandten Tiere.

Pilze und Pflanzen haben noch mehr Variationen in der chromosomalen Zusammensetzung als Tiere.

Ich denke auch, dass es wichtig ist, darauf hinzuweisen, dass eine bestimmte Mutation in der Chromosomenzahl tatsächlich ausgewählt werden kann, weil sie mit einem anderen vorteilhaften Phänotyp assoziiert ist. Die Veränderung der Chromosomenzahl wird dann auch selektiert, aber nur als „Nebenwirkung“.
segmentale Umlagerungen, die eine Änderung der Chromosomenstruktur widerspiegeln könnten, können die Phänotypen und das Verhalten des Organismus erheblich verändern. es ist ein bedeutender Faktor in der Evolution von Bakterien.
@shigeta: Sie haben die Duplikation des gesamten Genoms (WGD) verpasst --- okay, das OP hat das nicht gefragt
@rwst - nein, das ist ein guter Punkt. Es sollte hier drin sein. mit einer Zuschreibung hinzugefügt
eine Referenz hinzugefügt. Ich würde mehr Informationen erwarten, wenn mehr Prä-Wirbeltier-Genome sequenziert werden
danke - ich erinnere mich, dass ich etwas über ein vollständiges Genomduplikationsereignis gelesen habe, das aus dem Mausgenompapier bekannt ist, war mir aber nicht genau sicher, wo ich es gelesen habe.

Hier ist ein Papier, das Sie sich vielleicht ansehen möchten:

Phylogenetischer Ursprung der menschlichen Chromosomen 7, 16 und 19 und ihrer Homologe in plazentalen Säugetieren

Aus der Zusammenfassung:

Von ihrem Ursprung an wurden diese Chromosomen den folgenden Umlagerungen unterzogen, um die heutigen menschlichen Chromosomen hervorzubringen: zentromere Spaltung der beiden submetazentrischen Vorfahren aller Primaten (vor etwa 80 Millionen Jahren); Fusion der HSA19p- und HSA19q-Sequenzen, aus denen das aktuelle HSA19 hervorgeht, bei Vorfahren aller Affen (vor etwa 55 Millionen Jahren); Fusionen der HSA16p- und HSA16q-Sequenzen, aus denen das aktuelle HSA16 und die beiden Komponenten von HSA7 vor der Trennung von Cercopithecoiden und Hominoiden (vor etwa 35 Millionen Jahren) hervorgingen; und schließlich perizentrische und parazentrische Inversionen der Homologe zu HSA7 nach der Divergenz von Orang-Utan bzw. Gorilla. Somit ist HSA7 im Vergleich zu HSA16 und HSA19 ein ziemlich junges Chromosom, das nur Menschen und Schimpansen gemeinsam haben.

Das Zitat berücksichtigt keine WGD-Ereignisse (Whole Genome Duplication) von Wirbeltieren (und früher) --- okay, das OP hat das nicht gefragt

Warum hat der Mensch evolutionär gesehen 46 Chromosomen?

Dies ist eine Frage, warum Menschen 10 Finger haben. Es ist nichts Magisches an 10 Fingern und nichts Magisches daran, 46 Chromosomen zu haben. Tatsächlich gibt es Menschen, die 44 Chromosomen haben. Das sind ganz normale Menschen. Sie haben eine normale Fruchtbarkeit. Wenn die Kinder jedoch mit Menschen im Alter von 46 Jahren zusammen sind, ist die Fruchtbarkeit ihrer Kinder (dh Menschen mit 45 Jahren) reduziert. Eine normale Fruchtbarkeit kann nur aufrechterhalten werden, indem man andere Menschen mit 44chr heiratet ... die wahrscheinlich ihre Cousins ​​​​sind.

http://genetics.thetech.org/original_news/news124

Der Grund, warum wir 46 Chromosomen haben, ist, dass wir von einer homoniden Spezies abstammen, die 46 hatte. Eigentlich kein Grund. Nicht alles, was die Evolution hervorgebracht hat, hat einen Zweck.

Warum hat der Mensch evolutionär gesehen 46 Chromosomen?
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