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Haben Sie schon mal über Schwämme nachgedacht? Sie gehören zu den ältesten und langlebigsten Lebewesen der Welt. Der älteste bekannte Schwamm war mindestens 4.500 Jahre alt, und Schwämme selbst existieren seit mindestens 750 Millionen Jahren. Offensichtlich machen sie etwas richtig, aber was auch immer es ist, sie tun es ohne Gehirn.
Meeresschwämme zählen zu den einfachsten Organismen der Welt. Sie besitzen keine Organe, nicht einmal Nervenzellen. Doch wenn man ihre Evolutionsgeschichte weit genug zurückverfolgt, stellt man fest, dass vor der Entwicklung des Gehirns bei unseren Vorfahren nur 18 Zelltypen für die Bildung eines Meeresschwamms nötig waren. Er besaß zwar genügend Gene für die Bildung eines Gehirns, benötigte aber keines.
Trotz ihrer Einfachheit hat sich der Meeresschwamm fest etabliert und ernährt sich von Mikroorganismen, die in ihn hineinfallen; er ist bemerkenswert. Vor dem Aufkommen der Meeresschwämme bestand das Leben auf der Erde größtenteils aus einzelligen Organismen. Milliarden von Jahren lang war dies die Norm. Und dann wurde das Leben angeregt, etwas Interessantes zu tun.
Mehrere Zellen verschmolzen, und kurz nach den Rippenquallen entstanden die Schwämme. Soweit wir wissen, waren Schwämme wahrscheinlich die zweiten vielzelligen Organismen der Erdgeschichte. Rippenquallen markierten jedoch den Endpunkt der Evolution; aus ihnen entwickelte sich nichts weiter. Alles andere, sogar wir, stammt vom Schwamm ab.
Unser Nervensystem und unser Gehirn entwickelten sich später. Vielleicht waren sie bei früheren Verwandten bereits vorhanden, oder vielleicht legte der Schwamm einfach den Grundstein. Doch sie bewiesen und beweisen weiterhin, dass Leben ohne Gehirn, ohne Nervensystem, ja praktisch ohne alles gedeihen kann. Aber wie?
Welche Organismen besitzen kein Gehirn?
Es dürfte Sie nicht überraschen, dass die meisten hirnlosen Lebewesen im Meer leben. Wie wir bei Schwämmen und Rippenquallen gesehen haben, entwickelte sich das mehrzellige Leben im Meer, und die meisten Organismen blieben dort, ohne jemals die Notwendigkeit eines Gehirns zu entwickeln. Die meisten dieser Lebewesen bewegen sich recht langsam oder sind sogar dauerhaft an einen Ort gebunden.
Neben den beiden bereits bekannten Arten besitzen auch Seesterne, Quallen, Seegurken, Korallen und Weichtiere kein Gehirn. Sie alle funktionieren einwandfrei und können sich ernähren, fortpflanzen und leben, ohne ein Gehirn zu benötigen. Seeanemonen, Fadenwürmer und Austern sowie Bandwürmer und verschiedene andere Parasiten sind ebenfalls hirnlos. Und, obwohl es recht offensichtlich erscheint, besitzen auch Pflanzen und Pilze kein Gehirn.
Wie kann ein Organismus ohne Gehirn überleben?
Du bist also ein Organismus ohne Gehirn. Wie überlebst du in dieser riesigen Welt? Woher weiß ein hirnloses Wesen, wo es Nahrung findet? Wie entgeht es Raubtieren, extremen Bedingungen, schrecklichen Unfällen und all dem anderen, womit dein Gehirn dir täglich hilft? Für manche Lebewesen ist es viel einfacher, als du denkst.
Alle beschriebenen Lebewesen sind recht einfache Organismen. Sie müssen tagsüber nicht viel Energie aufwenden, um zu überleben. Sie fressen, pflanzen sich fort, und manche tun sonst nichts. Wenn man hirnlose Organismen betrachtet, sollte man sich ihre Lebensweise vor Augen führen. Ein Gehirn benötigt viel Energie, um zu funktionieren. Die meisten dieser Organismen könnten ohne Gehirn nicht überleben, es sei denn, sie würden ihre Lebensweise grundlegend verändern.
Die meisten dieser Organismen besitzen ein verzweigtes System, das ähnlich wie ein Nervensystem funktioniert, aber keines im eigentlichen Sinne ist. Seesterne beispielsweise haben ein dezentrales Nervensystem. Sie besitzen einen Nervenring, und Nervensignale werden von jedem einzelnen Tentakel über den Radialnerv weitergeleitet, aber die Tentakel funktionieren unabhängig voneinander.
Der Seestern bewegt sich mithilfe eines seiner winzigen Beine am Ansatz seiner Tentakel fort. Diese Bewegung wird von den anderen Seesternen wahrgenommen, die dann unabhängig voneinander entscheiden, sich entsprechend anzupassen. Es gibt also kein einzelnes Gehirn, das die Aktionen steuert; vielmehr arbeiten Nervensignale zusammen und ermöglichen es dem gesamten Organismus, sich zu bewegen, Nahrung aufzunehmen und alle anderen notwendigen Aufgaben zu erledigen.
Grundsätzlich benötigt ein Organismus kein Gehirn zum Überleben, es sei denn, er ist von Natur aus komplex. Es genügt, wenn der Körper zumindest über eine gewisse neuronale Struktur verfügt, die Signale sendet und es seinen Teilen ermöglicht, ihre Funktionen auszuführen. Das ist völlig ausreichend. Ein Leben voller Kunst, Lachen und Musik wird nicht reichhaltig sein, aber ein Gehirn hilft einem, von A nach B zu gelangen und versorgt einen mit Nahrung.
Was kann ein hirnloses Wesen schon ausrichten?
Quallen besitzen ein Nervennetz oder einen Nervenring, der im ganzen Körper verteilt ist und nicht wie das Gehirn zentralisiert ist, aber in mancher Hinsicht ähnliche Funktionen erfüllt. Er kann Veränderungen in der Umgebung wahrnehmen, wie Temperatur, Salzgehalt, Vibrationen und Strömungen. Mithilfe dieser Nerven kann die Qualle wissen, wohin sie sich bewegen muss, um Gefahren auszuweichen und nützliche Ziele zu erreichen.
Ansammlungen von Nervenenden, sogenannte Rhopalien, ermöglichen es der Qualle, Licht wahrzunehmen und eine aufrechte Position beizubehalten, sodass sie nicht ständig senkrecht nach unten schwimmt.
Auch ohne Gehirn sind Quallen lernfähig und anpassungsfähig. Gewöhnung und Sensibilisierung – also die Fähigkeit, etwas nicht mehr ignorieren zu können – sind laut Forschern die Mechanismen, durch die viele Lebewesen, wie beispielsweise Quallen, seit Langem lernen. Doch assoziatives Lernen, wie etwa wenn eine Katze beim Geräusch eines Dosenöffners angerannt kommt und dieses Geräusch mit dem Abendessen verbindet, galt für diese einfachen Tiere als unmöglich.
Studien an Quallen haben jedoch gezeigt, dass assoziatives Lernen auch ohne Gehirn möglich ist. Aquarien wurden so bemalt, dass sie entfernte Mangroven simulierten. Dadurch entstand ein Kontrast zwischen hellen und dunklen Wurzeln, den die empfindlichen Augen der Karibischen Würfelqualle wahrnehmen konnten.
Zuerst schwammen die Quallen auf die kontrastierenden Farben zu, weil sie sie für Wurzeln hielten, und stießen gegen die Aquarienwände. Doch schnell lernten sie, die farbigen Wurzeln zu meiden, da sie die Annäherung mit dem unangenehmen Gefühl des Anstoßens an die Aquarienwand verbanden. Für uns Menschen oder sogar unsere Katze wäre das kein Problem, aber für ein Lebewesen ohne Gehirn? Das ist beeindruckend.
Seeanemonen zeigten ein ähnliches assoziatives Lernverhalten bei der Exposition gegenüber Licht und elektrischen Schlägen. Mit der Zeit lernten einige, Licht als potenzielle Stromschlaggefahr zu erkennen und zogen sich nur bei Lichteinfall, nicht aber bei Stromschlag selbst zurück. Das bedeutete, dass sie, selbst ohne Gehirn, lernten, einen Reiz zu meiden, weil er mit dem anderen verknüpft war.
Andere Seeanemonen, die Fremden gegenüber normalerweise feindselig sind, können nach wiederholten Begegnungen lernen, nahegelegene Seeanemonen als genetische Klone zu erkennen. Sie erkennen ihre Artgenossen und zeigen keine Feindseligkeit mehr, sobald sie diese als dasselbe Lebewesen erkannt haben.
Manche Quallen zeigen ein Verhalten, das auf den ersten Blick banal erscheinen mag: Schlaf. Wir halten es für selbstverständlich, dass die meisten Lebewesen irgendwann schlafen müssen, aber warum sollte eine Qualle schlafen, wenn sie kein Gehirn hat? Schlaf ist nicht unbedingt notwendig, damit sich der Körper erholen kann, und obwohl wir die Bedeutung des Schlafs für die Gehirnfunktion noch nicht vollständig verstehen, wissen wir, dass das Gehirn Schlaf für eine Art Reorganisation, Erholung und «Aufräumarbeiten» benötigt. Warum also tut die Cassiopeia-Qualle dies?
Forscher gehen davon aus, dass die Ursache des Schlafs im Wesentlichen dieselbe ist wie unsere, jedoch nicht so komplex. Daraus schließen sie, dass eine primitive Form des Schlafs möglicherweise schon vor der biologischen Entstehung des Nervensystems vor Hunderten von Millionen Jahren existierte.
Schleimpilze – eine weitere faszinierende und bizarre Kreatur, die sowohl einzellig als auch in größeren Gruppen vorkommt – besitzen ebenfalls kein Gehirn. Auf den ersten Blick würde man das wohl kaum bezweifeln, denn wie der Name schon sagt, sehen sie aus wie Schleim. Doch dieser Schleim hat seine Fähigkeit bewiesen, Labyrinthe zu lösen.
Platziert man eine Nacktschnecke an einem Ende eines Labyrinths und Futter am anderen, breitet sie sich aus und füllt alle Wege, auch die Sackgassen. Nähert sie sich dem Futter, kann sie die in Sackgassen befindlichen Nacktschnecken zurück zum Hauptteil des Labyrinths führen und hinterlässt dabei eine Spur, die anderen Nacktschnecken signalisiert, diesen Weg nicht zu nehmen. Sobald sie erkennen, dass alle anderen Wege in einer Sackgasse enden, folgen alle Nacktschnecken dem kürzesten Weg zum Futter.
Noch erstaunlicher ist, dass ein Schleimpilz, der gelernt hat, etwas zu meiden, sich mit einem anderen Schleimpilz verbinden kann, und der neue Schleimpilz lernt vom alten, sich von negativen Reizen fernzuhalten.
Schleimpilze konnten auch das Problem des zweiarmigen Banditen lösen, das man zuvor nur Organismen mit Gehirn zugetraut hatte. Vereinfacht gesagt, ist das Problem des zweiarmigen Banditen ein Entscheidungsproblem, das auf Spielautomaten oder einarmigen Banditen basiert. Man hat die Wahl zwischen zwei Spielautomaten und muss entscheiden, an welchem man spielt, um den höchsten Gewinn zu erzielen.
Die Wahl beruht auf dem Prinzip von Erkundung versus Ausnutzung. Wenn Sie immer nur eine Hand benutzen können, müssen Sie herausfinden, welche Option die beste ist: erst die eine, dann die andere ausprobieren oder sich für eine entscheiden, um den Nutzen zu maximieren. Da Sie nicht wissen, welche Option die richtige ist, müssen Sie Ihre Entscheidung auf Grundlage Ihrer Erfahrung treffen.
Entscheidungsfindung ist an sich nicht besonders komplex, doch dass ein hirnloser Schleim eine solche Fähigkeit an den Tag legt, ist erstaunlich. In einem Experiment wurden den Schleimen zwei Wege angeboten. Der eine führte zu einer wertvollen Nahrungsquelle, der andere zu einer weniger wertvollen. Mit der Zeit lernte der Schleim, seinen Weg so anzupassen, dass er nur noch die wertvolle Nahrungsquelle wählte. Anders ausgedrückt: Er erkundete beide Optionen, entschied sich aber für die lukrativere.
Kann ein Mensch ohne Gehirn überleben?
Wir wissen, dass viele Lebewesen ein deutlich primitiveres Gehirn als der Mensch besitzen. Und wir wissen inzwischen, dass manche Organismen gar kein Gehirn haben. Welche Art von Gehirn braucht der Mensch also zum Überleben? Kann ein Mensch ohne Gehirn leben?
Der Mann suchte einen Neurologen an der Universität Marseille auf und unterzog sich einer Gehirnuntersuchung. Der Neurologe war schockiert, als er feststellte, dass der Schädel des Mannes praktisch kein Hirngewebe mehr enthielt. Die Schädelhöhle war fast vollständig mit Hirnwasser gefüllt, nur noch sehr wenig Gewebe war vorhanden. Er war ein 44-jähriger Beamter. Der Test ergab einen unterdurchschnittlichen IQ, doch er war durchaus in der Lage, seinen Alltag selbstständig zu bewältigen. Er führte ein völlig normales und, wie man hörte, glückliches Leben.
Der Mann kam mit Hydrozephalus zur Welt. Die normalerweise das Gehirn umgebende Flüssigkeit drückte auf das Hirngewebe und nahm zu viel Platz ein. Üblicherweise wird dies mit einem Shunt behandelt, der die Flüssigkeit ableitet, sodass sich das Gehirn wieder ausdehnen kann.
Manche Menschen mit dieser Erkrankung leiden unter schweren neurologischen und kognitiven Beeinträchtigungen. Andere hingegen, selbst mit nur 5%-Hirngewebe, können ein völlig normales Leben führen. So hatte beispielsweise ein junger Mann, dessen Schädel nur mit Flüssigkeit gefüllt war und der lediglich einen Millimeter Hirngewebe besaß, einen IQ von 126 und schloss sein Mathematikstudium mit Auszeichnung ab.
Weltweit suchen Menschen mit verschiedenen Beschwerden Behandlung in Krankenhäusern, nur um bei Gehirnscans festzustellen, dass ihnen das Kleinhirn vollständig fehlt. Eine Frau namens Michelle Mack wurde mit nur einer rechten Gehirnhälfte geboren, die laut Ärzten die Reparatur- und Wiederaufbaufunktion übernommen hat, um den Verlust der linken Hälfte auszugleichen. Sie hat ein erfülltes Leben geführt, einen Schulabschluss gemacht und arbeitet als Dateneingabespezialistin.
Das ist zwar ungewöhnlich und nicht ideal, aber in manchen Fällen können sich Menschen an ein Leben mit reduziertem oder sogar sehr wenig Hirngewebe anpassen. Solange der Hirnstamm intakt bleibt und die meisten autonomen Funktionen steuert, scheinen manche Menschen selbst unter extremsten Bedingungen ein gutes Leben führen zu können.
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