Menschen mit Kiemen

Hallo,

ich habe mir gerade Gedanken über ein Thema gemacht: Wäre es theoretisch möglich, das menschliche Genom während der Entwicklung des Embryos oder sogar schon vorher so zu verändern, dass im menschlichen Körper Kiemen anstatt Lungen ausgebildet werden? Und würden diese Erbinformationen dann auch weitergegeben werden, sodass theoretisch eine neue Art/Unterart des Homo Sapiens entstehen würde?

Mir geht es da jetzt gar nicht um ethische Fragen, ob das vertretbar wäre sondern die reine Möglichkeit, ob es machbar wäre.

Lieben Dank!

@DerHilden
Da meines Wissens in keiner Embryonalphase weder noch in der Fötenphase Kiemen auch nur ansatzweise ausgebildet werden halte ich das für fast unmöglich. Wenn dann müsste bereits durch Gen Manipulation eine neue Art von Mensch / Fisch im Reagenzglas gezüchtet werden.
Eine Lebendgeburt mit Kiemen an der Landluft macht in biologischer Sicht wenig Sinn.

@DerHilden
Soll das Ganze dann auch noch funktionsfähig sein? Es gibt eine Erkrankung in der am Hals Fisteln ausgebildet werden, was - irgendwie - durch eine Fehlentwicklung des 2. Kiemenbogens entstehen. So mal ganz spekulativ, könnte ich mir zumindest vorstellen, dass man das zu soetwas ähnlichem wie Kiemen formen könnte.
Das wäre dann aber ein Mensch mit Lunge und Kiemen (bzw. was Kiemenhaftes). Und angepasst an ein Leben im Wasser, wäre er damit auch noch nicht.

amtraxx schrieb:Wenn dann müsste bereits durch Gen Manipulation eine neue Art von Mensch / Fisch im Reagenzglas gezüchtet werden.

Genau das wäre das, was ich meine. Ob das möglich und dazu lebensfähig wäre, ist wahrscheinlich schwierig zu sagen, aber finde das als Gedankenexperiment ganz spannend. Muss aber dazu sagen, dass ich keine wirkliche Ahnung von Genetik hab.

paxito schrieb:Soll das Ganze dann auch noch funktionsfähig sein?

Das wäre der Optimalfall. :D

paxito schrieb:Es gibt eine Erkrankung in der am Hals Fisteln ausgebildet werden, was - irgendwie - durch eine Fehlentwicklung des 2. Kiemenbogens entstehen. So mal ganz spekulativ, könnte ich mir zumindest vorstellen, dass man das zu soetwas ähnlichem wie Kiemen formen könnte.

Das klingt spannend, werde ich mir mal Informationen suchen. Danke dir!

paxito schrieb:Das wäre dann aber ein Mensch mit Lunge und Kiemen (bzw. was Kiemenhaftes).

Das wäre natürlich auch eine Möglichkeit, mein erster Gedanke war, den kompletten Atemapparat auf die Kiemenatmung "umzurüsten", auch wenn das eine ganze Reihe Veränderungen nach sich ziehen würde.

DerHilden schrieb:Das wäre natürlich auch eine Möglichkeit, mein erster Gedanke war, den kompletten Atemapparat auf die Kiemenatmung "umzurüsten", auch wenn das eine ganze Reihe Veränderungen nach sich ziehen würde.

Wenn ich das richtig im Kopf habe, werden aus den Anlagen der Kiemen alles mögliche, nicht nur die Lunge. Wenn man das also irgendwie umschalten könnte und sich da die ursprünglichen Kiemen (statt Lunge) entwickeln, verliert man wohl leider auch alles was sich sonst so aus den Kiemenanlagen entwickelt. Kann ich mir daher nicht vorstellen, lebensfähig wäre es ganz sicher nicht. Und wohl auch nicht mehr Mensch (nicht mal Menschenähnlich).
Eher eben irgendeine Mutation nutzen und zu etwas ausbauen, das die Funktion von Kiemen übernimmt? Kann ich jetzt zumindest nicht völlig ausschließen.

Edit: die Ohren würden sich eigentlich auch anbieten 😋 👂

Ich habe mich mal ein bisschen eingelesen und im eigentlichen Sinn wären Kiemen beim Menschen ein Evolutionärer Rückschritt.

Kiemen wie ein Fisch
Den Kiemenbögen der Fische kommt in der Entwicklungsgeschichte des Menschen eine bedeutende Rolle zu. Ohne die evolutionären Umbaumaßnahmen an den Kiemenbögen würden uns wichtige Organe fehlen. Aus ihnen formten sich Ober- und Unterkiefer, Teile von Gaumen und Zunge, Rachen und Kehlkopf, die Gesichtsmuskulatur sowie die Gehörknöchelchen. Was in der Evolution über einen Zeitraum von Millionen Jahren geschah, kann man heute noch immer in den wenigen Wochen der menschlichen Embryonalentwicklung mitverfolgen: Nachdem sich die Zellkugel zu einem Rohr gestreckt hat, krümmt sich das vordere Ende zu einem Frühstadium des Kopfes. An ihm bilden sich vier Verdickungen, die Kiemenbögen. Aus ihnen entstehen unter anderem Kiefer und Kaumuskulatur sowie die knöcherne Struktur des Innenohrs.

Quelle: https://www.planet-schule.de/wissenspool/experiment-verwandtschaft/inhalt/hintergrund/hintergrund-vom-einzeller-zum-wirbeltier/der-fisch-im-mensch.html

Ob das genetisch theoretisch möglich wäre ist die eine Frage

Die andere, wie groß Kiemen sein müssten, um eine gleiche Sauerstoffversorgung wie Lungen zu gewährleisten.
Pro Liter Wasser sind wohl nur 10 mg O2 gelöst. In einem Liter Luft sind über 200mg O2 enthalten.

@DerHilden
Am besten mal einen Biologiker anhauen. :)
Frösche machen in ihrer Entwicklung eine Phase mit funktionsfähigen Kiemen durch und landen dann in der Endform bei Lungen.
Weitere interessante Spezies in dem Zusammenhang sind die Lungenfische. Sie besitzen sowohl Kiemen als auch Lungen. Auch wenn die Kiemen nicht ausreichen um sie mit dem notwendigen Sauerstoff zu versorgen.

Das Menschen in Flüssigkeiten atmen können ist technisch machbar. Aber dann reden wier nicht von normalen Süß oder Salzwasser. Wurde experimentell unter Laborbedingungen erprobt, wirklich erfolgreich war das Projekt wohl nicht.

Flüssigkeitsatmung ist ein experimentelles Verfahren der Tauchtechnik und Tauchmedizin, bei dem der Gasaustausch in der Lunge nicht über Luft oder ein Atemgasgemisch, sondern über eine mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit erfolgt. Im einfachsten Fall würde die Flüssigkeit wie Luft ein- und ausgeatmet, was aber wegen des erheblich höheren Atemwiderstands und anderer Probleme nicht ohne Weiteres möglich ist.

Zu den ungelösten beziehungsweise nur teilweise gelösten biologischen Fragen zählen:

-Lungenschäden bei Versuchstieren,
-weitere Lungenschäden bei Tieren, mechanisch durch die Beatmung verursacht
-der CO2-Abtransport aus der Lunge durch die Flüssigkeit
-die Temperaturabhängigkeit des CO2-Abtransportes in der Lunge
-die mögliche Anreicherung der Atemflüssigkeit im Blut
-die gefahrenfreie und biologisch verträgliche Umstellung von Flüssigkeitsatmung auf Gasatmung und zurück
-realistische und beobachtete Körper- und Lungenschäden bei verunreinigter Atemflüssigkeit

Eine Abwandlung oder Nebenentwicklung, die Flüssigkeitsbeatmung, wird im medizinischen Bereich zur Behandlung von Lungenschäden (Brandgase, Säuglinge, Infektionen) eingesetzt.

Die Flüssigkeit unterstützt mit Sauerstoff und Kohlendioxid angereichert den Gasaustausch und öffnet im Erfolgsfall zusammengefallene Alveolen oder verhindert ihren Kollaps. Da Perfluorcarbon (PFC) doppelt so schwer ist wie Wasser, kann es sogar eine kollabierte Lunge erweitern und so einen besseren Gasaustausch vorbereiten. Dies erfolgt in Sedierung, damit bei selbstständigen Atembewegungen die Flüssigkeit nicht abgeatmet werden kann. Die mechanische Belastung der Lunge ist im Vergleich zum Beatmungsgerät oft geringer, sekundäre Schäden können unter Umständen verringert werden.

ie im medizinischen Bereich wie im Laborexperiment verwendeten Flüssigkeiten sind, neben salzhaltigem Wasser (isotonische, 0,89 %ige Kochsalzlösung), zumeist Fluorkohlenwasserstoffe (Flourcarbone, engl. fluorocarbon oder perfluorocarbon), zum Beispiel LiquiVent von Alliance, Perfluoroctylbromid, mit der Formel C8F17Br.

Quelle:Wikipedia: Flüssigkeitsatmung

Eine andere Variante wäre die Implantation von künstlichen Kiemen. Das läge theoretisch im Bereich des möglichen, allerdings müssten dazu biokompatible Kiemen geschaffen werden, die der Mensch nicht abstößt. Und sie müssten groß genug sein, um unseren Sauerstoffbedarf zu decken.

Ansonsten wäre die Einpflanzung dieser künstlichen Kiemen halt eine aufwendige und gefährliche Operation, mit Herz-Lungen-Maschine, bei der man quasi einen Bypass des Lungenkreislaufs schaffen müsste, und das Blut statt durch die Lunge durch die Kiemen leiten.

Natürlich könnte der Mensch dann auch nur unter Wasser überleben, und keine Luft mehr atmen.

paxito schrieb:Wenn ich das richtig im Kopf habe, werden aus den Anlagen der Kiemen alles mögliche, nicht nur die Lunge.

Ich korrigier mal den Satz:

paxito schrieb:Wenn ich das richtig im Kopf habe, werden aus den Anlagen der Kiemen alles mögliche, nur nicht die Lunge.

DerHilden schrieb:Wäre es theoretisch möglich, das menschliche Genom während der Entwicklung des Embryos oder sogar schon vorher so zu verändern, dass im menschlichen Körper Kiemen anstatt Lungen ausgebildet werden?

Grundsätzlich ja, doch müßten dafür zahlreiche Genabschnitte umgeschrieben werden,. Genauer gesagt, für die Kiemen müßten mehrere Genabschnitte neu geschrieben und eingefügt werden, für die Abschaffung der Lunge andere Genabschnitte deaktiviert oder entfernt werden. Und für die Einbindung der Kiemen bzw. die Nichtmehreinbindung der Lunge in die Anatomie sowie in die Körperfunktionen müßten diverse Stellen dann auch tatsächlich umgeschrieben werden. Allerdings sind wir davon wahrscheinlich noch weiter von entfernt als einer, der es hinbekommt, in der config.sys und autoexec.bat von Windows 3.11 ein paar DOS-Befehle einzuarbeiten, davon entfernt ist, das Betriebssystem Windows 11 komplett umzuschreiben.

DerHilden schrieb:Und würden diese Erbinformationen dann auch weitergegeben werden, sodass theoretisch eine neue Art/Unterart des Homo Sapiens entstehen würde?

Selbstverständlich muß dafür das Erbgut in der Keimbahn umgeschrieben werden. Anderenfalls könnte weder ein Wesen mit den eingeschriebenen Eigenschaften entstehen, noch könnte es diese vererben.

In jeder Körperzelle ist zwar das gesamte Erbgut vorhanden, aber in einer Leberzelle werden nur noch die Abschnitte gelesen und umgesetzt, die eben für die Leber verantwortlich sind, nicht mehr die für Knochen oder Haut oder Lunge... Wenn aus Samen- und Eizelle erst einmal ein vollständiges, ausgewachsenes Wesen entstanden ist, ja selbst wenn schon ein Embryo daraus geworden ist, kannst Du nicht in jeder Zelle das Erbgut entsprechend umschreiben. Selbst wenn das machbar wäre, einzelne Körperzellen auf diese Weise umzugestalten, so wäre der Aufwand immens, und außerdem könnte man das nie mit allen Zellen gleichzeitig machen, sodaß die bereits umgestalteten Zellen noch nicht, die noch nicht umgestalteten Zellen nicht mehr im Zusammenhang arbeiten und funktionieren können. Es käme zu massivem Absterben.

Da Arten definiert sind als Fortpflanzungsgemeinschaften, könnte so ein Kiemen-Mensch nur als eigenständige Art gelten, nicht als Unterart, denn lebensfähige Nachkommen können bei der Verquickung des Erbguts von Lungenatmern und Kiemenatmern nicht entstehen. Wahrscheinlich wären die Chromosomenstränge auch gar nicht mehr kompatibel, wenn so viel darin umgeändert wurde.

@Heide_witzka
@Stan_Marsh
@amtraxx
@paxito
@perttivalkonen


Vielen Dank euch für eure Erklärungen/Anregungen, ihr habt mir sehr geholfen, das ganze einzuordnen. :)

Vor allem dieser Vergleich

perttivalkonen schrieb:Allerdings sind wir davon wahrscheinlich noch weiter von entfernt als einer, der es hinbekommt, in der config.sys und autoexec.bat von Windows 3.11 ein paar DOS-Befehle einzuarbeiten, davon entfernt ist, das Betriebssystem Windows 11 komplett umzuschreiben.

hat das sehr gut greifbar für mich gemacht.

Anatomisch wäre auf jeden Fall auch noch einiges zu machen. So ein Säugetier braucht mehr Sauerstoff als ein vergleichbar großer Fisch. Dementsprechend müssten auch die Kiemen größer sein als bei einem vergleichbaren Fisch.

Wäre ja ziemlich cool, wenn man im Wasser leben könnte, als auch an Land!

So wie der Kervin Costner in Waterworld :)