Divergenz in der Biologie: Bedeutung und Funktion

Der Begriff Divergenz hat viele verschiedene Bedeutungen, die je nach Zusammenhang unterschiedlich verwendet werden. In diesem Artikel werden diese verschiedenen Bedeutungen erklärt, es soll sich aber vor allem auf den medizinischen Bereich beziehen.

Divergenz – Definition

Divergenz bedeutet in der Biologie im Allgemeinen das Auseinanderentwickeln von Strukturen, Genen oder Verhaltensweisen bei ursprünglich ähnlichen Organismen, oft durch Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingungen. Das Gegenteil wird als Konvergenz bezeichnet.

Evolutionsbiologie

Divergenz beschreibt in der Evolution die Auseinanderentwicklung von Merkmalen bei ursprünglich ähnlichen Arten oder Populationen. Ein prominentes Beispiel stellen die Darwin-Finken dar, die auf den Galapagos-Inseln unterschiedliche Schnabelformen je nach Nahrung entwickelten. Wichtig für diese Divergenz ist eine Art Konkurrenz, wodurch sich ökologische Nischen bilden.

Genetik und Molekularbiologie

Genetische Divergenz bezeichnet die Akkumulation von Mutationen in den DNA-Sequenzen zweier Populationen oder Arten, die von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Dies betrifft insbesondere: Nukleotidsequenzen in kodierenden oder nicht-kodierenden Bereichen, Aminosäuresequenzen von Proteinen und auch regulatorische Elemente, wie beispielsweise Promotoren oder Enhancer.

Physiologie und Anatomie

Besonders in den Bereichen Physiologie und Medizin wird der Begriff Divergenz häufiger verwendet. Auch hier meint er eine Bewegung voneinander weg, das kann im anatomischen Sinne, als auch im neurophysiologischen Sinne sein.

Neurophysiologie

Divergenz bezeichnet, wenn ein Nervenzell-Signal auf mehrere Zielzellen übertragen wird. Dabei bildet ein präsynaptisches Neuron Synapsen mit mehreren postsynaptischen Neuronen. Dadurch kann eine Verstärkung des Signals erfolgen und Informationen können parallel verarbeitet werden. Auch die Koordination komplexer Reaktionen wird durch die divergente Verschaltung erleichtert. Etwa 99,9 Prozent aller Neurone sind entweder über Divergenz oder Konvergenz verschaltet. Nur ein Bruchteil der Neurone sind simpel über Afferenz und Efferenz verschaltet, ohne dass weitere Nervenzellen an der Synapse beteiligt sind.

Beispielsweise leitet ein Schmerzrezeptor (Nozizeptor) aus der Haut ein Signal zum Rückenmark, wo es auf mehrere verschiedenen postsynaptische Neurone weitergeleitet wird. Zum einen werden motorische Neurone aktiviert, die eine schnelle Rückziehbewegung veranlassen. Diese Umschaltung kann direkt auf das Motoneuron oder indirekt über ein Interneuron erfolgen. Zusätzlich werden natürlich auch Projektionsfasern aktiv, die das Signal über den Schmerz zum Gehirn weiterleiten, wo er überhaupt erst als solcher wahrgenommen wird.

In der Sinnesphysiologie stehen Divergenz und Konvergenz im Zusammenhang mit den sogenannten rezeptiven Feldern. Ein rezeptives Feld ist dabei das Areal, das genau eine sensorische Sinneszelle aktiviert. Hier ist vor allem die Ausprägung der Konvergenz ausschlaggebend.

Augenbewegung

Divergenzbewegung ist das Auseinanderbewegen beider Augen beim Fokussieren entfernter Objekte. Somit ist die Divergenzbewegung  ein zentraler Mechanismus bei der Fernakkommodation. Bei der Fernakkommodation kommt es außerdem zu einer Erweiterung der Pupillen, der sogenannten Mydriasis. Zusätzlich muss die Brechkraft abnehmen, was über ein Abflachen der Linse erreicht wird.

Die Divergenzbewegung der Augen wird vor allem durch den Musculus rectus lateralis beider Seiten ermöglicht. Diese Muskeln sind Teil der äußeren Augenmuskulatur.