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EC Anthropologie (Subject) / Geschlechter in der Naturwissenschaft (Lesson)
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- Was sind Hormone? Endokrin wirkende Botenstoffe Hormonsystem ist neben dem Nervensystem das zweite große Informationssystem der Körpers. Hormonproduktion und –sekretion erfolgt in Hormondrüsen Transport zu Zielzellen erfolgt über das Blut (Transportproteine) und Lymphflüssigkeit Wirkeffizienz in winzigen Mengen unterschiedliche chemische Strukturen (z.B.Peptide, Steroide, Aminosäurederivate) Ein Hormon kann an verschiedenen Zielzellen Reaktionen auslösen. nicht artspezifisch Pheromone: Sexuallockstoffe=> artspezifisch
- Geschichte der Hormonforschung Endokrinologie: seit 19.Jht. eigenes medizinisches Forschungsgebiet Antike: Endokrine Erkrankungen bereits seit dem alten Ägypten und alten China beschrieben z.B. Akromegalie des Pharaos Echnaton Behandlung von Schilddrüsen-Fehlfunktionen mit jod- haltigem Tang in China 2000 v.Chr. Bedeutung der Sexualhormone: Bedeutung der Kastration war seit der Domestikation von Wildtieren bekannt Erste „wissenschaftliche“ Berichte über Verhaltensänderungen durch Kastration stammen von Pharao Echnaton mit Symptomen einer Akromegalie Aristoteles
- Wissenschaftliche Endokrinologie 1849: Beginn der wissenschaftlichen Endokrinologie: Versuch von Berthold Autotransplantation von Hodengewebe in den Rücken eines kastrierten Hahns 1889: Bericht von Brown-Sequard an der Pariser Akademie der Wissenschaften über gelungenen Selbstversuch mit Meerschweinchenhodenextrakt 1905 Begriff Hormon wird von Starling und Bayliss geprägt 1935 Testosteron aus Hoden isoliert (Laqueur)
- Hormondrüsen Hormone werden in Hormondrüsen gebildet Für die Sexualbiologie sind folgende Systeme relevant Gehirn Hypothalamus Hypophyse Epiphyse Schilddrüse Gonaden Nebennieren Extra-ovarielle Östrogensynthese
- Sexualhormone Männliche und weibliche Sexualhormone werden von beiden Geschlechtern gebildet Geschlechtsunterschiede auf hormonaler Ebene. ausschließlich quantitativer Art nicht qualitativer Steroidhormone Bezeichnung: Sexualsteroide Sexualhormone sind Steroidhormone Steuerung der Hormonfreisetzung Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse Negativer Rückkoppelungsmechanismus
- Sexualhormone (3) Androgene: männliche Sexualhormone Testosteron Dihydrotestosteron Androstendion DHEA Östrogene: weibliche Sexualhormone Östradiol Östriol Östron Gestagene: weibliche Sexualhormone Progesteron => Sexualhormone sind Steriodhormone, können Zellmembran durchdringen, benötigen keinen second messager
- Androgene – „männliche“ Sexualhormone Bildungsorte: Testes (Hoden): Testosteron Ovarien (Eierstöcke): Testosteron Nebennierenrinde Androstendion DHEAS Peripher im Fettgewebe Dihydrotestosteron mittels Enzym 5 α -Reduktase aus Testosteron konvertiert
- Wirkungen der Androgene Intrauterine Geschlechtsdifferenzierung (männliches Geschlecht) Auslösen der Pubertät Fortpflanzungsfunktion Essentiell für Spermatogenese anabole Wirkung pubertärer Wachstumsschub Einfluss auf Körperzusammensetzung Lean Body mass => anabole Wirkung sekundäre Geschlechtsmerkmale (Stimmbruch, geschlechtstypische Körperbehaarung, Bartwuchs) Verhalten
- Östrogene – „weibliche“ SexualhormoneBildungsorte: Bildungsorte: Ovarien (Eierstöcke) (Granulosazellen) Plazenta Testes (Hoden) (Östradiol, Östriol) peripher im Fettgewebe: Östradiol aus Testosteron aromatisiert Östron aus Androstendion aromatisiert mittels Enzym Aromatase
- Wirkungen der Östrogene Auslösen der Pubertät Auslösen des Östrus bei Säugetieren Fortpflanzungsfunktion Essentiell für Ovulation (=Eisprung) sekundäre weibliche Geschlechtsmerkmale Körperzusammensetzung Schluss der Epiphysenfugen (=Ende des Längenwachstums) Verhalten senken Plasma-Cholesterinspiegel
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- Steuerung der Freisetzung der Sexualhormone Hypothalamus: Oberstes Kontroll- und Steuerungszentrum Im Hypothalamus: Freisetzung von Releasing Hormonen (Gonadotropin Releasing Hormon GnRH) GnRH wirkt auf Hypophyse: (Hypohysenvorderlappen, Adenohypophyse) Bildungsort der Gonadotropine (Lutenisierendes Hormon LH und Follikelstimulierendes Hormon FSH) Diese wirken auf Gonaden: Ovarien (Eierstöcke) und Testes (Hoden) Sexualhormonsekretion Keimzellproduktion
- Geschlechtstypische Unterschiede der Sexualhormonkonzentrationen Intrauterine Phase: Hormonale Bedeutung für gonadale Geschlechtsdifferenzierung Geschlechtsspezifische Unterschiede (AMH, T) Kindheit Kaum geschlechtstypische Unterschiede Adrenarche (Aktivierung der Nebennierenrinde, Androgenausschüttung) Pubertät/Adoleszenz Ausgeprägte geschlechtstypische Unterschiede Erwachsenenalter Ausgeprägte geschlechtstypische Unterschiede Hohes Erwachsenenalter Reduktion der geschlechtstypischen Unterschiede
- Geschlechtsunterschiede in den Sexualhormonkonzentrationen Intrauterine Phase: männliches Geschlecht: Sexualhormone essentiell leiten Entwicklung zum männlichen Phänotyp ein (MIH, Testosteron, Dihydrotestosteron) weibliches Geschlecht Sexualhormone von minderer Bedeutung Östrogene in hohen Konzentrationen im mütterlichen Organismus Kleinkinderphase: kaum nachweisbare Geschlechtsunterschiede in Sexualhormonsekretion
- Sexualhormonkonzentrationen in den ersten Lebensmonaten Weibliches Geschlecht? Männliches Geschlecht? Weibliches Geschlecht Zeitpunkt der Geburt: Testosteronkonzentrationen entsprechen jenen erwachsener Frauen Erste Tage nach der Geburt drastischen Abfall der Östrogenkonzentrationen aber kein sekundärer Hormonausstoß wie im männlichen Geschlecht Einpendeln auf niedriges präüubertäres Niveau Männliches Geschlecht Zeitpunkt der Geburt: Testosteronkonzentrationen von Knaben halb so hoch wie die erwachsener Männer Erste Tage nach der Geburt: Testosteronkonzentrationen sinken drastisch ab 30. und 60. Lebenstag: weiterer Testosteron-Anstieg dann einpendeln auf das niedrige präpubertäre Niveau
- Adrenarche Betrifft beide Geschlechter Wichtigste hormonelle Veränderung in der Präpubertät betrifft nicht die Sexualorgane, sondern die Nebennierenrinden. Einsetzen zwischen dem 6.und 8.Lebensjahr Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrindenachse wird aktiv Gesteigerte Produktion von Nebennierenandrogenen (DHEA-S und Androstendion) Adrenarche soll Weiterentwicklung der Gonaden stimulieren Leite zu Pubertät über.
- Pubertät: Gonadarche Hormonelle Veränderungen betreffen beide Geschlechter Hormonelle Veränderungen setzen im weiblichen Geschlecht früher ein Hypothalamus-Hypophysen-Gonadenachse wird aktiv dramatischer Anstieg der Sexualhormonproduktion Androgenkonzentrationen steigen an Ausbildung des extragenitalen Sexualdimorphismus Fortpflanzungsfähigkeit wird erreicht.
- Hormonelle Situation vor und während der Pubertät Hypothalamus-Hypophysen-Gonadenachse wird aktiv Zunächst steigen Gonadotropinwerte stark an Tag-Nacht Unterschiede in der Gonadotropin-Sekretion werden deutlicher. Dadurch wird die Sexualhormonproduktion in den Gonaden induziert Männliches Geschlecht Testosteronproduktion steigt bis zum etwa 17.LJ. stark an bis zum 20.LJ werden Erwachsenenwerte erreicht Weibliches Geschlecht zunächst LH Anstieg Östrogenwerte steigen bis zum etwa 14.LJ stark an Stimulierung des Endometriums und Einsetzen der Menarche ab diesem Zeitpunkt zyklische Schwankungen der Hormonsekretion
- Menarche Erste spontane uterine Blutung (8.-16.LJ.) Einflussfaktoren: hormonell ausgelöst durch Aktivwerden der Hypothalamus-Hypophysen- Gonadenachse Stark abhängig von exogenen Einflussfaktoren z.B. Ernährungsstatus, Hygiene, Krankheitsbelastung ect.) Fettgewebe, Gewichtsstatus Typisches Merkmal der säkularen Akzeleration Reaktion auf Lebensbedingungen Auf die Menarche folgt Phase der physiologischen Subfertilität mit einem hohen Anteil an anovulatorischen Zyklen (Abhängigkeit von der Beckenbreite und Knochenreife
- Exogene Einflussfaktoren der Pubertät Je besser die Lebensbedingungen (Ernährung, Krankheitsbelastung) desto früher setzt die Pubertät ein (besonders im weiblichen Geschlecht) Erste Beschreibungen von Hippokrates und Hypolith Guarinoni (16.Jht.) Vorverlegung der Pubertät seit 19.Jht. in Industriestaaten Sowohl im weiblichen Geschlecht als auch im männlichen Geschlecht beschrieben Verbesserung der Lebensbedingungen Beispiel für Prozess der säkularen Akzeleration
- Sexualhormone im Erwachsenenalter Im weiblichen Geschlecht zyklische Schankungen der Sexualhormonkonzentrationen bis zum Einsetzen der Menopause Steuerung über Hypothalamus- Hypophysen-Gonadenachse Im männlichen Geschlecht gleichmäßige Sekretion der Sexualhormone Langsame Reduktion der Sexualhormonsekretion mit steigendem Alter Annäherung der geschlechtstypischen Unterschiede im hohen Alter
- Hormonale Veränderungen mit steigendem Lebensalter des Mannes altersbedingte Reduktion der Testosteronkonzentrationen von 0.4 bis 1% pro Jahr führt zu 20 bis 30% Reduktion der Testosteronkonzentrationen zwischen dem 20 und 80.LJ Ab 60.LJ weisen 20% der gesunden Männer Testosteronkonzentrationen unterhalb des Referenzbereichs junger Männer auf.
- somatisch-morphologische Geschlechtsdifferenzierung 4.Ebene der Geschlechtsdifferenzierung Ausbildung des sekundären Sexualdimorphismus hormonell induziert durch hormonelle Veränderungen während der Pubertät Assoziiert mit Erreichen der Geschlechtsreife und Reproduktionsfähigkeit Geschlechtstypisch variierende Somatische-phänotypische Merkmale die NICHT essentiell für Reproduktion sind Ermöglichen Erkennen ines potentiellen Reproduktionspartners Resultat der sexuellen Selektion
- Sexualdimorphismus Begriff Sexualdimorphismus Beschreibt Geschlechtsunterschiede Primärer Sexualdimorphismus: Unterschiede in den Keimzellen (Eizellen, Samenzellen) und primären Geschlechtsorganen, die für erfolgreiche Fortpflanzung essentiell sind. Sekundärer Sexualdimorphismus: geschlechtstypische Variation von Merkmalen die nicht unmittelbar für die Fortpflanzung nötig sind z.B. Körpergröße, Geweih des Hirsches, Mähne des Löwen, Gefieder, ect.
- Merkmale des sekundären Sexualdimorphismus bei Homo sapiens Somatische Unterschiede: Körperhöhe, Körpergewicht, Body composition (Muskelmasse, Fettmasse, Fettverteilung), Behaarungsmuster, Stimmlage Motorische Unterschiede: Feinmotorik, Ausdauerkraft, Gelenkigkeit Physiologische Unterschiede: Blutvolumen, Herzminutenvolumen, Hämoglobinmenge, Krankheitsrisiken, Länge der Reproduktionsspanne
- Wann kommt es zur Ausbildung des Sexualdimorphimus? Primärer Sexualdiorphismus: Entwicklung in der intrauterinen Phase aus Entspricht gonadaler Ebene der Geschlechtsdifferenzierung Sekundärer Sexualdimorphismus Merkmalsausprägung ab Pubertät und Adoleszenz Entspricht somatisch-morphologischer Ebene der Geschlechtsdifferenzierung
- Pubertät und Adoleszenz Pubertät und Adoleszenz stellen einen bio-psycho-sozialen Umstellungsprozess dar Pubertät bedeutet Phase der hormonellen Umstellung bis Geschlechtsreife erreicht ist Adoleszenz beschreibt Lebensabschnitt zwischen Erreichen der Geschlechtsreife und dem Ende der Wachstumsphase Adoleszenz ist evolutionär betrachtet sehr junge Lebensphase erst seit Homo sapiens
- Merkmale der Pubertät und Adoleszenz im männlichen Geschlecht Geschlechtsreife setzt etwa zwischen dem 12. und 16.LJ. ein Maximaler Wachstumsschub und Ausbildung der sekundären Geschlechtsmerkmale erst nach dem Erreichen der Geschlechtsreife Sekundäre Geschlechtsmerkmale etwa ab 13.LJ. Körperbehaarung Stimmbruch Veränderung der Body composition Körperproportionen
- Merkmale der Pubertät und Adoleszenz im weiblichen Geschlecht Einsetzen der Pubertät zwischen 9.und 16.LJ Wachstumsschub bereits vor Einsetzen der Geschlechtsreife (nach Menarche nur noch max.7-10cm Höhenzuwachs) Geschlechtsreife durch Menarche charakterisiert (=erste Menstruation) Wachstum des Uterus Menarche (10.-16.LJ.) Ausbildung des sekundären Sexualdimorphismus Body composition Beckenbreite weibliche Behaarungsmuster ect.
- Reproduktionsspanne Weibliches Geschlecht Beginn: Menarche etwa mit 12 Jahren Dauer: 30-40 Jahre Ende: Menopause mit etwa 50 Jahren, Nach der Menopause erlischt die Reproduktionsfähigkeit der Frau irreversibel. Männliches Geschlecht Beginn: etwa mit 14 Jahren Dauer: beim gesunden Mann bis ins hohe Alter Ende: Es existiert kein obligatorisches irreversibles Ende der Reproduktionsfähigkeit.
- Ursachen des sekundären Sexualdimorphismus beim Menschen Proximate Ursachen: Physiologisch bedingt geschlechtstypisch unterschiedliche Sexualhormonausschüttung ab der Pubertät führen zu geschlechtstypisch unterschiedlichen Wachstumsmustern, Ausprägung der Körperbehaarung ect. Ultimate Ursachen: Evolutionsbiologische Erklärung bereits von Charles Darwin beschrieben, Resultat intra- und intersexueller Selektion
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- Sexualdimorphismus Sexualdimorphismus Beschreibt Geschlechtsunterschiede Primärer Sexualdimorphismus: Unterschiede in den Keimzellen (Eizellen, Samenzellen) und primären Geschlechtsorganen, die für erfolgreiche Fortpflanzung essentiell sind. Sekundärer Sexualdimorphismus: geschlechtstypische Variation von Merkmalen die nicht unmittelbar für die Fortpflanzung nötig sind z.B. Körpergröße, Geweih des Hirsches, Mähne des Löwen, Gefieder, ect.
- Merkmale des extragenitalen Sexualdimorphismus Größenunterschiede Nicht immer sind männliche Individuen größer! „Waffen“ Eckzähne, Stoßzähne, Hörner, Geweihe Farben, Muster Handicap-Prinzip Tarnung
- Evolutionsbiologische Ursache des sekundären Sexualdimorphismus Überlegungen von Charles Darwin (1809-1882) Natürliche Selektion: Setzt an Merkmal an, das das Überleben günstig beeinflusst sexuelle Selektion Selektion setzt an einem Merkmal an, das dem Trägerindividuum einen Reproduktionsvorteil bringt, auch wenn das Merkmal NICHT unmittelbar für erfolgreiche Reproduktion nötig ist (z.B. Größe) Kann auch Überlebenswahrscheinlichkeit reduzieren Merkmal, das Reproduktionsvorteil bringt muss nicht für individuelles Überleben förderlich sein
- Formen der sexuellen Selektion Intrasexuelle Selektion: Konkurrenz innerhalb eines Geschlechts um Reproduktionspartner Merkmale die Konkurrenz zwischen Individuen eines Geschlechts um potentielle Reproduktionspartner ermöglichen (meist als Konkurrenz zwischen Männchen um Weibchen angesehen) Intersexuelle Selektion: Selektion zwischen den Geschlechtern Partnerwahl beeinflusst Merkmalsausprägung Z.B. „Female choice“ Merkmale die weibliche Wahl beeinflussen
- Sind immer die Männchen größer? Bei zahlreichen Vertebraten und Evertebraten sind die Weibchen deutlich größer als die Männchen z.B. Insekten, Spinnen, Amphibien, Reptilen, Fische Größere Männchen finden sich meist nur bei Vögeln und Säugetieren
- Sind immer die Männchen größer? Bei zahlreichen Vertebraten und Evertebraten sind die Weibchen deutlich größer als die Männchen z.B. Insekten, Spinnen, Amphibien, Reptilen, Fische Größere Männchen finden sich meist nur bei Vögeln und Säugetieren Blanket Octopus: ♀ sind 10 000 bis 40 000 mal schwerer und 100 mal länger als ♂ Tiefsee-Anglerfische: Zwergmännchen sind 100 mal kleiner als ♀ Frösche: ♀ sind 68% länger als ♂ Sumpfschildkröten: ♀sind 158% länger als♂ Bei Säugern und Vögeln ist fast ausschließlich das ♂ deutlich größer als das ♀
- Größendimorphismus bei nicht menschlichen Primaten Größendimorphismus variiert, aber stets finden sich größere♂ als ♀ Extremer Größendimorphismus >100% Gorillas Orangs Paviane Mittlerer Größendimorphismus 30-80% Cercopithecoiden Geringer Größendimorphismus 0-10% Gibbons Platyrrhina
- Paarungssysteme bei nichtmenschlichen Primaten Solitäre Lebensweise: extrem selten: z.B. OrangUtans Leben in sozialen Verbänden: Monogame Kernfamilien (Gibbons, Neuweltaffen) One male- multi female Gruppen z.B. Gorilla, Gelada Paviane, Brüllaffen Multi male- multi female Gruppen (Schimpansen, Paviane, Makkaken, Colobusaffen ) Multi male-one female: (Tamarin, Marmoset)
- Extremer Größendimorphismus One male –multi-female Gruppen „Haremsbildung“: ein Männchen kontrolliert bzw. monopolisiert mehrere Weibchen z.B. Gorilla Solitäre Lebensweise: Monopolisierung von mehreren solitär lebenden Weibchen in einem Territorium z.B. Orang-Utan Positive Selektion einer ausgeprägteren Körpergröße der männlichen Individu
- Ursache für ausgeprägten Größendimorphismus Intrasexuelle Selektion: Monopolisierung mehrerer reproduktionsfähiger weiblicher Individuen durch ein männliches Individuum (z.B. Silberrücken) führt zu männlichen Individuen ohne Chance auf Reproduktion Heftige körperliche Auseinandersetzungen zwischen männlichen Individuen um Zugang zu Reproduktionspartnerinnen Positive Selektion für ausgeprägtere Köpergröße Ausgeprägte Körpergröße ist energetischer Nachteil für weibliche Individuen Intersexuelle Selektion: Ausgeprägtere Körperhöhe männlicher Individuen signalisiert weiblichen Individuen Gesundheit „gute Gene“
- Geringer Größendimorphismus Monogame Kernfamilien: in letzter Zeit umstritten z.B. Gibbons Auseinandersetzung zwischen Männchen um Reproduktionspartnerinnen spielt keine Rolle Ausgeprägte Körpergröße wäre energetischer Nachteil Multi male - multi female Gruppen: z.B. Schimpansen Mäßiger bis geringer Größendimorphismus (7-10%)
- Größendimorphismus beim Menschen Größendimorphismus des rezenten Menschen ist gering bis moderat ♂ sind im Mittel um 7%-10% größer als ♀ Dies entspricht etwa dem Größendimorphismus des Schimpansen Obwohl minimale Größenunterschiede zwischen männlichen und weiblichen Embryonen bereits vor im ersten Trimester nachweisbar sind, bildet sich der Größendimorphismus erst ab der Pubertät aus
- Ursachen des Größendimorphismus bei Homo sapiens Unterscheidung in Proximate oder physiologische Ursachen Ultimate oder evolutionsbiologisch bedingte Ursachen
- Proximate Ursachen Signifikanter Größendimorphismus tritt beim Menschen ab der Pubertät auf Ursache: Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden- Achse Vermehrte Ausschüttung von Testosteron im männlichen Geschlecht Interaktion von Sexualhormonen mit der somatotrophen Achse Vermehrte Ausschüttung von Growth hormone im männlichen Geschlecht Pubertärer Wachstumsschub setzt im männlichen Geschlecht später, dauert aber länger an
- Ultimate Ursachen Diskussion geht auf Charles Darwin zurück (1871) Größendimorhismus als Resultat der Natürliche Selektion Sexuellen Selektion Intrasexuellen Selektion: Merkmale bieten einen Vorteil in der (male-male competition um Zugang zu befruchtungsfähigen Weibchen zu erlagen Intersexuellen Selektion Weibchen wählen Partner nach bestimmten somatischen Merkmalen aus, die eine höhere Fitness der Nachkommen versprechen (female choice)
- Evolutionsbiologische Überlegungen zum sekundären Sexualdimorphismus beim Menschen Wie ausgeprägt war der Sexualdimorphismus bei den Vorfahren des heutigen Menschen? Hat sich die Ausprägung des Sexualdimorphismus im Laufe der Evolution zum Menschen verändert?
- Reduktion des Größendimorphismus im Laufe der Hominidenevolution Lange Zeit galt eine dramatische Reduktion des Größendimorphismus im Laufe der Evolution zum Homo sapiens als gesichert Extremer Sexualdimorphismus bei Genus Australopithecus postuliert Neuere Studien widersprechen diesem Befund Fehler in der taxonomischen Klassifikation, geringe Funddichte und fragmentarische Skelettreste scheinen Fehlinterpretationen begünstigt zu haben Gegenwärtig wird eine moderate Reduktion des Größendimorphismus im Laufe der Evolution zum Menschen angenommen
- Sexualdimorphismus und Hominidenevolution Moderate Reduktion des sekundären Sexualdimorphismus im Laufe der Hominidenevolution Betrifft sowohl Größen- und Gewichtsdimorphismus als auch Eckzahndimorphismus Ursache für Reduktion des Sexualdimorphismus: Adaptation an veränderte Umweltbedingungen veränderte Sozialsysteme Veränderte Subsistenz (Reduktion von Jungpaläolithikum über Mesolithikum zu Neolithikum Energetische Gründe sexuelle Selektion
- Was versteht man unter dem Begriff Geschlecht? Begriff kommt aus dem Althochdeutschen gislahti „Was in die selbe Richtung schlägt“. Definitionen variieren zwischen einzelnen Disziplinen z.B. Geschlecht im Sinne von Abstammung Biologische Definition „Bezeichnung für die unterschiedliche Ausprägung der Gameten und für die entsprechende phänotypische Ausprägung der die Gameten erzeugenden Lebewesen im Hinblick auf die Aufgabe bei der Fortpflanzung (Meyers Lexikon)“
- Der Begriff Geschlecht in den Naturwissenschaften Biologisches Geschlecht als traditionelle Kategorie Existenz unterschiedlicher Geschlechter ist Grundvoraussetzung für erfolgreiche Reproduktion bei allen sich sexuell fortpflanzenden Lebewesen Traditionelle Unterscheidung: Dichotomie Männliches Geschlecht Weibliches Geschlecht Frage: gibt es auch im biologischen Sinn mehr als 2 Geschlechter? Konsens: Begriff Geschlecht sollte in den rezenten Naturwissenschaften nicht wertend eingesetzt werden