Warum geht die Evolution manchmal so komplizierte Wege?

Für die Funktion von Organismen spielen Botenstoffe (Hormone) eine große Rolle. In den meisten Fällen handelt es sich um Proteine bzw. Peptide sind (Beispiele: Insulin, Oxytocin). Daneben sind u.a. noch Derivate von Aminosäuren (z.B. Adrenalin, Dopamin) und Steroidhormone (z.B. Estrogen, Testosteron) Botenstoffe.

Die Natur setzt dabei auf einige Grundbausteine: 20 Aminosäuren und deren Derivate; Steroide, die aus Terpenen aufgebaut werden und Eicosanoide, die auf Fettsäuren basieren. Grundsätzlich sind die wesentlichen Bausteine des Lebens nur eine Handvoll von Stoffklassen, die sich aber gut unter- und miteinander kombinieren lassen und so eine große Vielfalt u.a. an Botenstoffen ermöglichen. Immer geht es dabei um das "Schlüssel-Schloss-Prinzip". Der Botenstoff interagiert mit einem Rezeptor, woraufhin die Zelle und letztlich der Organismus reagiert. Aus was der Schlüssel aufgebaut ist, ist dabei fast egal, Hauptsache er passt. Ein Beispiel hierfür sind die Opiodrezeptoren. Der "natürliche Schlüssel" sind beispielsweise die Enkephaline und die Endorphine (endogenes Morphin). Beides sind Peptide die aus vergleichsweise wenigen Aminosäuren bestehen. Aber es passt auch ganz anderer Schlüssel, der mit Aminosäuren so viel zu tun hat wie ein Holzschlüssel mit einem Stahlschlüssel: das Alkaloid Morphin - ein exogener Schlüssel.

Nun gibt es aber einige noch viel exotischere Schlüssel die körpereigen (endogen) sind. Ein Beispiel: Tyroxin (T4) bzw. Trijodthyronin (T3). Die beiden Hormone leiten sich von der Aminosäure Tyrosin ab. So weit so einfach. Allerdings enthalten beide vier bzw. drei Iod-Atome. Iod ist aber ein ausgesprochen seltenes Element. In vielen Gegenden herrscht Iodmangel, der dann bei den Betroffenen zu einem Defizit an T3 und T4 führt und dieses Defizit gilt als die weltgrößte einzelne Ursache vermeidbarer Hirnschäden und geistiger Behinderungen (siehe Wikipedia-Artikel Jodmangel).

Nun zur Frage bzw. Diskussion: Wie konnte die Evolution diesen komplizierten und aufwändigen Weg gehen? Ein recht exotisches Element für gerade mal zwei Hormone zu verwenden (weitere Verwendungen von Iod sind mir in Säugetieren nicht bekannt), die für die Entwicklung des Organismus vor großer Wichtigkeit sind. Um das Iod herum wurden noch Iod-spezifische Enzyme (die Deiodinasen) und ein eigener Transporter (den Natrium-Iodid-Symporter) "entwickelt". Also richtig viel Aufwand für ein seltenes und für den Organismus daher sehr kritisches Element. Intelligentes Design würde doch ganz anders aussehen. Beispielsweise die drei bzw. vier Iodatome am Molekül durch Methylgruppen zu ersetzen und das "Schloss" dem Schlüssel anpassen. Es gibt eine Menge von Möglichkeiten die einfacher und weniger risikobehaftet sind, als der Weg über das exotische Iod. 

Im Meer gibt es davon vergleichsweise viel und vor allem sicher zugängliches Iod. Vermutlich stammt aus der Zeit, als unsere Vorfahren noch im Meer schwammen, auch dieses exotische Hormon. Da es Iodmangelerkrankungen beispielsweise auch bei Vögln gibt, die nicht gerade zu unseren näheren Verwandten zählen, muss das Iod schon vor hunderten von Millionen Jahren ist "Spiel des Lebens" gekommen sein. An Land gibt es wesentlich weniger Iod. Die Versorgungssicherheit ist dort mangelhaft, aber die Evolution hat (bisher) das Iod noch nicht von der Liste der essentiellen Elemente gestrichen. Ein kluger Designer hätte von vorne herein das Iod links liegen lassen und hätte damit die "Krone der Schöpfung" vor Strumae verschont und bei Homo sapiens gäbe es weniger Hirnschäden und gesitige Behinderung. 

Iod und T4 bzw. T3 sind dabei nur ein Beispiel. Auch Selen ist so ein Exot, der zudem noch ein vergleichsweise enges physiologisches Fenster besitzt. Für die oben erwähnten Deiodinasen ist das Selen essentiell. Also ein exotisches Element wie Selen, das in den Schlüsselenzymen für das ebenfalls sehr exotische Iod steckt - verrückt oder?

Kein Botenstoff und kein Enzym sind die Cobalamine, deren bekanntester Vertreter das Vitamin B12 ist. B12 ist ein Co-Enzym, das zwar nur an zwei enzymatischen Prozessen im menschlichen Organismus teilnimmt, dessen Fehlen aber u.a. zu einer perniziösen Anämie führen kann und deshalb überlebensnotwendig ist. Zentrales Atom in B12 ist das Spurenelement Cobalt. Jeder Mensch muss davon täglich ca. 0,1 µg aufnehmen. Werden daraus 25 mg und mehr, so führt dies zu Haut-, Lungen-, Magenerkrankungen, Leber-, Herz-, Nierenschäden und Krebstumoren. Auch hier stellt sich die Frage, warum ging die Evolution den Weg über so einen Exoten? Die Funktion eines Co-Enzyms, das für die beiden Prozesse notwendig ist, hätte auch irgendein Nukleotid- oder Saccharid-Derivat übernehmen können.

Warum diese Exoten? Wurden die einfach nur genommen, weil sie "da waren" und das "Ziel" damit schneller oder einfacher erreicht werden konnte? So wie ein Maurer, der einen Türsturz nicht wie die anderen Stürze am Haus aus Beton und Armierung gießt (was auch an anderer Stelle im Haus eine bewährte, aber zeitaufwendige Technik ist), sondern einfach einen passenden Granitstein nimmt, der neben der Baustelle liegt? Andere Nicht-Exoten wie Silicium und Aluminium ließ die Evolution links liegen. Warum? War damit nichts brauchbares zu machen oder ging das über den konventionellen Weg, d.h. mit den üblichen Bausteinen (Aminosäuren, Saccharide, Lipide, Isoprenoide usw.) halt doch schneller und einfacher?

Würde mich über Antworten und weitere Ideen und Beispiele freuen.