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Nature's Messenger: Warum sind Hormone die Lebensader vielzelliger Organismen?
Hormone, abgeleitet vom griechischen Wort „ὁρμῶν“, was „eine Aktion auslösen“ bedeutet, sind Signalmoleküle, die in vielzelligen Organismen eine äußerst wichtige Rolle spielen. Hormone werden durch komplexe biologische Prozesse zu entfernten Organen oder Geweben transportiert, um Physiologie und Verhalten zu regulieren. Hormone sind für die korrekte Entwicklung von Tieren, Pflanzen und Pilzen unverzichtbar.
Die weit gefasste Definition von Hormonen ermöglicht die Klassifizierung einer Vielzahl von Molekülen als Hormone, darunter Eicosanoide, Steroide, Aminosäurederivate usw.
Die Hauptfunktion von Hormonen besteht darin, entfernte Zellen zu beeinflussen, indem sie an spezifische Rezeptoren in Zielzellen binden und dadurch die Zellfunktion verändern. Wenn Hormone an Rezeptoren binden, induzieren sie die Aktivierung von Signalwegen und fördern so häufig die Gentranskription, was wiederum die Expression von Zielproteinen erhöht. Beim Wachstum und der Entwicklung von Pflanzen regulieren Hormone fast alle Aspekte von der Keimung bis zur Seneszenz.
Hormone können Signale durch Zellmembranen übertragen. Die meisten wasserlöslichen Hormone wirken auf der Oberfläche von Zielzellen, während fettlösliche Hormone zur Regulierung in die Zellen eindringen können.
Bei Wirbeltieren sind endokrine Drüsen Organe, die auf die Sekretion von Hormonen spezialisiert sind. Die Hormonsekretion erfolgt normalerweise als Reaktion auf spezifische biochemische Signale und wird häufig durch eine negative Rückkopplungsregulation beeinflusst. Beispielsweise erhöht ein hoher Blutzucker die Insulinsynthese, was den Blutzuckerspiegel senkt. Nach der Hormonsekretion werden wasserlösliche Hormone schnell durch das Kreislaufsystem transportiert, während fettlösliche Hormone an Trägerproteine gebunden werden müssen, um Komplexe zu bilden und in das Kreislaufsystem freigesetzt zu werden.
Der Entdeckungsprozess der Hormone
Im Zuge der Hormonforschung haben viele Wissenschaftler ausführliche Diskussionen über die inneren Wirkmechanismen des Hormons geführt. Beispielsweise führte der deutsche Physiologe Arnold Adolf Berthold 1849 ein Experiment durch, das die Bedeutung der Hoden für das männliche Verhalten demonstrierte. Durch die Beobachtung kastrierter Hähne entdeckte er, dass es eine abgesonderte Substanz gab, die dazu führte, dass sie ihre männlichen Eigenschaften verloren, die später als Testosteron identifiziert wurde.
Hormone spielen nicht nur bei Tieren eine wichtige Rolle, auch Hormone in Pflanzen wie Auxin sind entscheidend und beeinflussen das Wachstum und die Richtung der Pflanzen.
Emilio Baillis und Ernst Starling entdeckten 1902, dass Darmsekrete die Bauchspeicheldrüse dazu anregen, Verdauungssäfte abzusondern, was als erste Entdeckung eines Hormons gilt. Im Laufe der Zeit haben Wissenschaftler nach und nach viele andere Hormone entdeckt, die eine wesentliche Rolle in den Lebensaktivitäten vielzelliger Organismen spielen.
Der Wirkungsmechanismus von Hormonen
Die Wirkung von Hormonen hängt davon ab, wie sie in die Zielzellen gelangen und sich an Rezeptoren binden. Verschiedene Arten von Hormonen können über Rezeptoren in der Zellmembran oder innerhalb der Zelle wirken. Im Allgemeinen löst die Bindung von Hormonen an Rezeptoren eine Reihe von Signalprozessen aus, die Reaktionen auf zellulärer Ebene auslösen. Diese Reaktionen können die Stoffwechselaktivität, Proliferation und das Wachstum von Zellen beeinflussen.
Die Bindung von Hormonen an ihre Rezeptoren kann zu vielfältigen Veränderungen innerhalb der Zellen führen und dadurch die Expression von Zielgenen und die Proteinsynthese regulieren.
Zu den Funktionen von Hormonen im menschlichen Körper gehören die Stimulierung oder Hemmung des Wachstums, die Regulierung der Stimmung und des Stoffwechsels sowie die Vorbereitung des Körpers auf den Eintritt in eine neue Lebensphase wie die Pubertät oder die Wechseljahre. Durch diese Mechanismen sorgen Hormone für eine stabile innere Umgebung des Organismus und helfen ihm, die Homöostase in der sich verändernden äußeren Umgebung aufrechtzuerhalten.
Die Beziehung zwischen Hormonen und Verhalten
Auf Verhaltensebene beeinflussen Hormonkonzentrationen die Stimmung und das Verhalten einer Person. Beispielsweise ist die Ausschüttung bestimmter Hormone mit Stimmungsschwankungen verbunden. Das Verhalten selbst kann wiederum die Ausschüttung von Hormonen beeinflussen. Dabei handelt es sich um eine positive Rückkopplungsschleife, d. h. es besteht ein enges Zusammenspiel zwischen Verhalten, Umwelt und Hormonen.
Dieser komplexe Rückkopplungsmechanismus ist für viele physiologische Prozesse von entscheidender Bedeutung und hilft Organismen, sich an interne und externe Belastungen und Veränderungen anzupassen.
Wenn man über den Einfluss von Hormonen auf das Leben spricht, kommt man nicht umhin zu denken: Sind diese biochemischen Botenstoffe wirklich der Schlüssel zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit von Organismen?
