Evolution - schulserv.de

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Dr. Tagrid Yousef
EVOLUTION
A Indizien für die Evolution von Organismen: Welche
Indizien gibt es?
I. Biochemische und cytologische Übereinstimmungen weisen auf den
gemeinsamen Ursprung aller Lebewesen hin.
II. Fossilien geben Auskunft über Lebewesen früherer Epochen.
III. Übergangsformen
weisen
auf
die
Beziehungen
großer
Verwandtschaftsgruppen hin.
IV.
Übereinstimmungen in der Ontogenie sind ein Indiz für gemeinsame
Abstammung.
V. Die unterschiedliche Ausprägung homologer Merkmale lässt sich ebenso
wie rudimentäre Organe oder Atavismen nur durch Evolution erklären.
Zu I: Ursprung aller Lebewesen
-
Der gemeinsame Ursprung aller Lebewesen: Nukleinsäuren, genetische
Code,
trotz
unzähliger
Variation
der
Lebewesen,
ähnliche
Stoffwechselprozesse
Zu II: Fosilien
-
-
Lat. fossilis = ausgegraben;
DEF: Fossilien sind Reste oder Spuren von Organismen früherer
Erdzeitalter.
Fossilien sind Belege für die Stammesgeschichte der Organismen, denn:
o sie dokumentieren das Aussehen der Organismen in früheren
Erdzeitaltern;
o sie verdeutlichen durch den Vergleich mit heutigen Lebewesen den
Formenwandel
und
die
Verwandtschaftsbeziehungen
der
Organismen;
o sie ermöglichen durch die Bestimmung ihres Alters Aussagen über
den zeitlichen Ablauf der Evolution
Entstehung von Fossilien: Tote Organismen müssen schnell von
Sedimenten eingeschlossen werden, um den Sauerstoffzutritt und damit
die Zersetzung zu verhindern. Nach der Art der Entstehung unterscheidet
man mehrer Typen von Fossilien:
Erhalt der Hartteile, Steinkern,
Versteinerung, Abdruck
Einschluss,
Inkohlung,
Mumifizierung,
Eine Möglichkeit der radioaktiven Altersbestimmung ist die C14- Methode,
die auch als Radiokarbonmethode bezeichnet wird und angewendet werden
kann, wenn man das Alter organischer Stoffe ermitteln will.
Echte Versteinerung entsteht, wenn organische Substanz von Lebewesen
durch Mineralien ersetzt (substituiert) wird. Z.B. versteinert Knochen des
Tambacher Liebespaares (Reptilien) und versteinertes Holz (z.B. in
Chemnitz).
Steinkerne: z.B. von Ammoniten oder einem Seeigel, entstehen dadurch,
dass sich Hohlräume innerhalb der Schalen nach der Zersetzung des
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Weichkörpers mit Sediment füllen und erhärten. Die Steinkerne zeigen die
inneren Abdrücke der Schalen.
Abdruck: wenn Organismen in einem Sediment eingebettet werden und der
Körper zersetzt, kann sein Abdruck erhalten bleiben, z.B. Federn des
Archaeopteryx. Wird ein Abdruck erzeugt und dieser von einem Sediment
ausgefüllt, entsteht ein Ausguss z.B. Saurierfährten.
Hartteile sind: Zähne, Knochen, Panzer, Gehäuse. Z.B. Mammutzähne,
Schneckengehäuse, Kalkfelsen. Kreidefelsen auf Rügen bestehen aus über 65
Mio. Jahre alten Fossilien Kugelschwämmchen.
Inkohlung: unter bestimmten Bedingungen, wie hoher Druck, hohe
Temperatur und Luftabschluss, entstanden durch Umwandlung organischer
Verbindungen in Kohlenstoff aus Pflanzenresten Kohlelagerstätten. Meistens
sind die Pflanzenstrukturen gut erhalten, weshalb man an diesen Fossilien die
Zellstrukturen gut erkennen kann.
Inklusien (Einschlüsse): Organismen waren in Harz, Salz oder Eis
eingebettet. Z.B. der im sibirischen Dauerfrostboden eingebettete Mammut,
der ca. 5000 Jahre im Eis eingeschlossene Ötzi und Insekten und Würmer, die
vor 45 Mio. Jahren in Bernstein eingeschlossen wurden.
Mumien: in sehr trockenen Gegenden, Organismen
Austrocknung konserviert (z. B. Mumie Ritter Kahlbutz)
werden
durch
Sedimentgesteine: älteste Fossilien, 3,5 Mrd. Jahre alt, als Stromatolithen
z. B. vor der Westküste Australiens. Stromatolithen enthalten Mikrofossilien,
die an Cyanobakterien erinnern. Sie sind durch Einfangen und Bindung von
Sedimentpartikeln oder durch Fällung gelöster Stoffe oder durch beides in
Folge des Wachstums und Stoffwechsels von Mikroorganismen in einem
Gewässer entstanden. Sie bestehen überwiegend aus Kalkstein.
Welche Erkenntnisse kann man aus der Fossiliengeschichte der Lebewesen
gewinnen?
1. Fossilien zeigen, dass es früher Lebewesen gegeben hat, die es heute nicht
mehr gibt, und dass nicht alle Lebewesen von Anfang an vorhanden
waren.
2. Je weiter man in der Erdgeschichte zurückgeht, desto mehr weichen Flora
und Faune von den heutigen Verhältnissen ab.
3. Die verschiednen Organismen treten nacheinander auf. Sie haben sie auf
erreichte
Entwicklungsstufen
aufbauend
weiter
entwickelt.
Z.B.
Knorpelfische, Knochenfische
4. Wichtige Evolutionsschritte, z.B. vom Wasser- zum Landleben wurden erst
von den Pflanzen vollzogen.
5. Entwicklungsvorgänge sind nicht mehr umkehrbar (dollosche Regel der
irreversibilität der Entwicklung)
Zu III: Übergangsformen der Evolution
Def.: Übergangsformen sind Lebewesen, die Merkmale von Organismen in
sich vereinen, die zwei unterschiedlichen systematischen Gruppen angehören.
Sie sind sog. Bindeglieder und weisen auf gemeinsame Vorfahren hin.
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Brückentiere z.B. Archaeopteryx. Er zeigt Reptilien- und Vogelmerkmale;
diese Übergangsformen sind nicht identisch mit den wirklichen Vorfahren, d.h.
Archaeopteryx ist als ein Seitenzweig von Reptilien und Vögeln anzusehen.
-
Heutige Brückenorganismen:
Schnabeltier
(Kloakentier,
Ornithorhynchus
anatinus)
vereint
Reptilienmerkmale
(Kloake,
unvollständige
Regulation
der
Körpertemperatur, Eier legend) mit Säugertiermerkmalen (Milchdrüsen,
Haarkleid)
Ginkobaum, einziger Vertreter einer im Erdmittelalter artenreiche Gruppe
der Nacktsamer, hat sich seit 180 Mio. Jahren kaum verändert.
IV. Hinweise aus der Ontogonie
Ernst Haeckel – 1834 (Potsdam)-1919 (Jena); studiert erst Medizin, hört auf und
widmet sich der Zoologie und Anatomie, lernt 1866 Charles Darwin kennen und
wird großer Verfechter der Evolutionstheorie; in seinem Buch "Generelle
Morphologie der Organismen" unterteilt Haeckel die Morphologie in Anatomie (als
Strukturund
Grundformengeschichte)
und
Morphogenie
(als
Entwicklungsgeschichte); formuliert das "biogenetische Gesetz", nach dem die
Entwicklung des Individuums (Ontogenese) die seiner Gattung (Phylogenese)
nochmals durchläuft. Die Frühstadien der Embryonalentwicklung teilt er in
Morula, Blastula und Gastrula ein. In seinem Buch "Anthropogenie oder
Entwicklungsgeschichte des Menschen" (1874) bezieht er den Menschen in den
evolutionären Entwicklungsgedanken mit ein und formuliert dessen Abstammung
von affenähnlichen Primaten. In zahlreichen Veröffentlichungen und auf
Kongress- und Vortragsreisen stellt Haeckel seine "Gastraea"-Theorie vom
einheitlichen Ursprung aller vielzelligen Tiere vor (ab 1874). Die Mannigfaltigkeit
der organischen Formen in der Tierwelt führt er auf die selektive Wechselwirkung
von Vererbung und Anpassung zurück.
Die Ontogenie (Keimesentwicklung) ist eine verkürzte, schnelle Rekapitulation
der Phylogenie (Stammesentwicklung). = biogenetische Grundgesetz
V. Homologie und Analogie, rudimentäre Organe und Atavismen
Ähnlichkeiten in:
Gestalt – Morphologie
Innerer Bau – Anatomie
Stoffwechsel – Biochemie
Erbgut – Genetik
werden als Belege für die Verwandtschaft und die Evolution der Organismen
herangezogen. In der Biologie unterscheidet man zwei Formen der Ähnlichkeit:
Homologie und Analogie. Nur homologe Merkmalsausprägungen können als
Argumente für die Verwandtschaft herangezogen werden.
Def.: Analoge Organe sind Organe mit verschiedenen Grundbauplan, die
in Anpassung an gleiche Funktionen Ähnlichkeiten aufweisen.
Die stammesgeschichtliche Entwicklung ähnlicher Formen aus unterschiedlichen
Ausgangsstrukturen in Anpassung an gleiche Funktionen (bei miteinander nicht
verwandten Arten) wird als Konvergenz bezeichnet. z.B. Schädel von Wolf und
Beutelwolf oder die Vorderextremitäten von Maulwürfen und Maulwurfsgrillen, die
beide an das Graben im Erdreich angepasst sind. Flügel von Insekten und
Vögeln, Strukturen von Sprossdorn, Blattdorn und Stachel.
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Analoge Organe entstehen nach der Systemtheorie der Evolution durch ein
Wechselspiel von konvergentem Selektionsdruck und Entwicklungskorridoren.
Sie stellen keine Verwandtschaftsbeziehungen dar, lassen aber durch Analogie
Rückschlüsse auf ähnliche Umweltbedingungen und Lebensweisen zu. Häufig
bilden Lebewesen mit analogen Organen ähnliche, überlappende ökologische
Nischen.
Def.: Homologe Organe sind Organe mit gleichem Grundbauplan und
gleichen phylogenetischen Ursprungs. Sie können in Anpassung an
unterschiedliche Funktionen spezifische Veränderungen aufweisen.
Begriff wurde von Richard Owen definiert (1804-1892), der diesen vom
Analogiebegriff abgrenzt. Der gleiche Grundaufbau lässt auf eine gemeinsame
Abstammung schließen und wird das gleiche, für die verschiedenen Formen
jedoch leicht abgewandelte genetische Programm zurückgeführt.
z.B. Vordergliedmaßen verschiedener Wirbeltiere z.B. Arm des Menschen, der
Vorderflügel, das Grabbein des Maulwurfes und die Flosse des Wales im Bau alle
gleich.
Adolf Remane (1898-1976) hat drei Homologiekriterien vorgeschlagen, auf die
man sich beruft, um den Nachweis von Homologien und damit von
Abstammungsverhältnissen nachzuweisen, denn Organe können im Laufe der
Evolution einen Funktionswechsel durchlaufen.
Homologiekriterien:
1. Kriterium der Lage
2. Kriterium der spezifischen Qualität
3. Kriterium der Verknüpfung durch Zwischenformen
oder der Stetigkeit.
Kriterium der Lage:
Zwei Organe sind homolog, wenn sie gleiche Stellen im Gefügesystem
verschiedener Organismen einnehmen.
 Brustflossen der Wale, die Vorderextremitäten der Wirbeltiere und der
Vorderflügel homolog; Mundwerkzeuge der Insekten
Kriterium der spezifischen Qualität:
Komplex gebaute Organe, die während der Phylogenie die Lage im Gefügesystem
verändert haben, können auch dann homologe Organe sein, wenn sie in
zahlreichen Einzelheiten ihres Baues übereinstimmen. In der Regel kann man
sagen, dass je komplexer und ähnlicher zwei vergleichbare Strukturen sind,
desto unwahrscheinlicher ist es, dass sie sich unabhängig voneinander entwickelt
haben.
 Hautschuppen des Haies mit Schneidezähnen der Säugetiere
Kriterium der Verknüpfung durch Zwischenformen oder der Stetigkeit:
Einander unähnliche und verschieden gelagerte Organe sind dann homolog, wenn
sie sich durch eine Reihe von Zwischenformen miteinander verbinden lassen.
 Blutkreislauf zwischen den verschiednen Wirbeltierklassen homolog. Zwar
ähnelt er Blutkreislauf der Fische dem der Säuger nur geringfügig, aber deutlich
dem der Amphibien, dieser dem der Reptilien und dieser dem der Säuger.
 Teile des primären Kiefergelenkes der Knochenfische haben bei den
Säugetieren
einen
Funktionswechsel
erfahren
und
wurden
zu
den
Gehörknöchelchen (Steigbügel, Amboss, Hammer). Übergänge findet man bei
den Amphibien und Reptilien.
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Rudimentäre Organe
Rudimentäre Organe sind rückgebildete Organe. Sie haben im Verlauf
der Evolution ursprüngliche Funktion ganz oder teilweise verloren und
sind nur noch als Organreste vorhanden. Stehen oft am Ende einer
Regressionsreihe.
Lassen sich durch die Reihung aus Strukturen voll funktionsfähiger Organe
verwandter Arten ableiten.
z.B. Urwal (fossiler Zahnwal)  Delfin (rezenter Zahnwal)  Bartenwal (rezent)
Hier kommt es statt zur Ausbildung von Zähnen zur Neubildung von Barten (=
Hornplatten im Oberkiefer statt Zähne, zum Filtern von Krill)
z.B. Tapir  Nashorn  Pferd: Griffelbeine am Mittelfußknochen der Pferde
haben keine erkennbare Funktion und gelten als Rudimente. Aufgrund ihrer Lage
und der Verknüpfung durch Zwischenformen können die Griffelbeine als homolog
zu den zehentragenden Mittelfußknochen angesehen werden. Dies gestattet die
Annahme, dass die Pferde Vorfahren mit mehrstrahligen Extremitäten haben.
Weitere Beispiele: Reste des Beckengürtels bei Walen, Nägel an den Flossen bei
Seelöwen und Walross, Gehäusereste bei Nacktschnecken, Rückgebildete Augen
bei Höhlentieren, Wurmfortsatz des Blindarms beim Menschen, Muskeln zur
Ohrenbewegung des Menschen.
Atavismen
Atavismen sind nur gelegentlich bei einzelnen Individuen einer Art
ausgebildete Strukturen, die an frühere stammesgeschichtliche
Zustände erinnern.
Sie gelten als Rückschläge in phylogenetisch frühere Stadien. Sie weisen darauf
hin, dass die verantwortlichen Gene noch vorhanden, aber normalerweise
unterdrückt sind, und werden daher gelegentlich als Folge zufällig bzw.
versehentlich reaktivierter „eingeschlafener Gene“ angesehen.
z.B. verlängertes Griffelbein mit Zehenknochen und Huf bei Pferden,
schwanzartig verlängertes Steißbein beim Menschen, zwei Leisten zusätzlicher
Brustwarzen, starke Behaarung und Halsfistel (offene Kiemenspalte) beim
Menschen
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Evolutionsfaktoren und ihre Wirkung
I.
II.
III.
IV.
Die synthetische Theorie der Evolution ist eine Weiterentwicklung der
darwinschen Selektionstheorie.
Es werden die Evolutionsfaktoren Mutation und Rekombination,
Anpassungsselektion, Gendrift (Zufallsselektion), Migration (Genfluss)
und Isolation unterschieden.
Die Isolation ist für die Bildung neuerer Arten verantwortlich.
Die jüngsten Ergebnisse der Genetik und der Evolutionsforschung
lassen erkennen, dass die Synthetische Theorie gewisser Ergänzungen
bedarf.
Zu I: Die synthetische Theorie der Evolution
-
Grundlagen der Theorie von Darwin: Überproduktion von Nachkommen,
Variabilität und Selektion
Synthet. Theorie hat bei der Erklärung des Evolutionsgeschehens
Erkenntnisse aus verschiedenen Wissensgebieten miteinander verknüpft.
Synthet. Theorie untersucht den Genpool einer Population und seine
Veränderungen
Moderne Evolutionstheorie, die alle Erkenntnisse der Naturwissenschaften
mit einbezieht.
Def.: Als Evolutionsfaktoren bezeichnet man die Ursachen, die für die
Veränderung des Genpools einer Population verantwortlich sind. Die
wichtigsten
Faktoren
sind
Mutationen
und
Rekombination,
Anpassungsselektion, Gendrift (Zufallsselektion), Migration (Genfluss)
und Isolation.
Zu II: Evolutionsfaktoren
Mutation und Rekombination:
Als Mutation bezeichnet man spontan auftretende Veränderungen im Genotyp,
die durch physikalische oder chemische Einwirkungen ausgelöst werden können.
Durch die Mutationen entsteht neues genetisches Material, welches wieder der
Evolution unterliegt. Auch die Häufigkeit bestimmter Allele im Genpool einer
Population wird verändert. Das Zusammenkommen mehrerer Mutationen kann
dann zu Rekombinationen in einem Individuum führen. Dadurch wir die Vielfalt
der Geno- und Phänotypen in einer Population vergrößert.
Anpassungsselektion
Dieser Evolutionsfaktor setzt an den Phänotypen an. Voraussetzung ist die
genetisch bedingte Unterschiedlichkeit der Individuen (z. B. verschiednen Rassen
der Haustaube und des Haushundes  stammen alle von einer Wildform ab, und
gehören trotz ihrer großen Unterschiede immer noch zu dieser Art – hat Darwin
schon erkannt!). Anpassungsselektion kann sich unterschiedlich auswirken: Bei
konstanter Umwelt werden durch Selektion vor allem die Extreme eliminiert.
Variationsbreite der Genotypen und Phänotypen wird dadurch verringert. Sie
wirkt deshalb in erster Linie beschränkend  stabilisierende Selektion
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stabilisierend
Ändert sich die Umwelt, so bewirkt die Selektion eine Verschiebung der
Phänotypen und Genotypenhäufigkeit  gerichtete Selektion (dynamische,
transformiernde Selektion). (große Übereinstimmungen in Bau und Funktion von
Vertretern ganz unterschiedlicher Verwandtschaftsgruppen)
gerichtet
Wenn es zur Aufgliederung einer Population kommt, dann spricht man von einer
 disruptiven Selektion (aufspaltende, divergierende Selektion). Das
bedeutet, dass bestimmte Varianten, die in der Stammpopulation keine Chance
haben, können aber in Teilräumen des Populationsareals einen Selektionsvorteil
haben
(z.
B.
durch
Arealerweiterungen
oder
Veränderungen
der
Umweltbedingungen im ursprünglichen Verbreitungsgebiet).
disruptiv
Gendrift (Zufallsselektion)
Änderung der Genfrequenz durch Zufallswirkungen in kleinen Populationen. Je
kleiner die Population, desto größer ist der Einfluss zufälliger Ereignisse bei der
Verteilung der Gene auf die Tochterpopulationen. Z.B. die Überwinterung von
Tieren: Nur wenige Individuen überwintern, welche dann im nächsten Jahr die
neue Population aufbauen. Sie bilden sog. „Stammväter“. Ihre Auswahl ist eher
zufällig!
Isolation und Artbildung
Alle anderen genannten Evolutionsfaktoren führen zu Veränderungen innerhalb
einer Population. Bei der Isolation ist die Ursache die Auftrennung der Arten.
Dies wiederum ist die Voraussetzung für die Entstehung der Formenvielfalt der
Lebewesen. Es gibt unterschiedliche Isolationsmechanismen:
- geografische Isolation: (räumliche Isolation), führt zur allopatrischen
Artbildung; Austausch der Gene zwischen Teilpopulationen wird verhindert
durch Gebirge, Inselbildung, Meere. Z. B. Darwinfinken, Kleidervögel auf
Hawaii
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-
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ökologische Isolation: Artbildung innerhalb eines Lebensraumes, erfolgt
also ohne räumliche Trennung; kann durch disruptive Selektion eingeleitet
werden – es entstehen verschiedene Populationen mit Anpassungen an
unterschiedliche ökologische Nischen; in der Regel treten keine Bastarde
auf; warum weiß man nicht!
fortpflanzungsbiologische Isolation: Einschränkung der Paarung
zwischen Individuen einer Population – kann ausgelöst werden, z.B. durch
Veränderung der Kontaktstoffe (Pheromone), Lautäußerungen, Färbungen,
Balzverhalten (verhaltensbedingte Isolation), Paarungszeiten, tagaktiv
oder nachtaktiv (aktivitätsbedingte Isolation) oder durch genetische
Unverträglichkeit. Jahreszeitliche Isolation: = temporäre Isolation, d.h.
Populationen von Lebewesen leben in derselben Gegend, sind aber zu
verschiedenen Zeiten geschlechtsreif
Damit ist die Isolation für die Entstehung neuer Arten verantwortlich!
Zu IV: Weiterentwicklung der synthetischen Theorie:
-
-
-
Koevolution
Konkurrenz
Kooperation
Kulturevolution
Genomtheorien der Evolution  hier wird die Wechselwirkung der Gene
miteinander betrachtet (Exons und Introns), nicht die einzelnen Gene wie
bei der Evolutionstheorie
Vererbung erworbener Eigenschaften (Lamarckismus). Heute stellt dieser
Zweig einen ganz wichtigen Punkt in der Forschung und heißt
EPIGENETIK!!!
Kreationismus („Intelligent-Design-Bewegung ist eine Variante davon)
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Symbiogenese
I.
II.
III.
IV.
Das Zusammenleben und die Wechselwirkungen über Grenzen hinweg
sind
ein
wichtiges
Charakteristikum
des
Lebens
und
der
Lebensvorgänge.
Die Wechselbeziehungen verschiedener Lebewesen werden durch
Konkurrenz, Symbiose, Karpose (Parabiose) und Antibiose beschrieben.
Symbiosen zwischen Organismen, die für die Evolution von Bedeutung
sind, werden Symbiogenese genannt.
Die Endosymbiontenhypothese beschreibt die Symbiogenese von
Prokaryoten, die zur Bildung der Eucyte führte.
Nach gängiger Definition kann die Konkurrenzsituation zwischen zwei Arten nicht
auf Dauer bestehen. Es kommt entweder zur Verdrängung einer Art oder eine Art
wandelt sich in ihren Ansprüchen um und es kommt zu einem räumlichen
(allopatrisch) oder ökologischen (sympatrischen) Nebeneinander.
Vorübergehende Beziehungen nennt man Allianz.
Wenn eine Symbiose zur Entstehung einer neuen Art beiträgt, dann spricht man
von einer Symbiogenese.
Beispiele:
Schlupfwespe (+) und Larve von Pflanzenwespe (-) Antibiose
Clownfisch (+) und Seeanemone (0) Karpose
Süßwasserpolyp (+) und Grünalge (+) Symbiose
Bodenfinken (-/-)  Konkurrenz
[+  vorteilhaft; -  schädigend; =  weder noch]
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Stammesgeschichte und Vielfalt der Lebewesen
I.
II.
III.
IV.
Evolutionsprozesse auf dem Niveau der Populationen werden
Mikroevolution genannt, als Makroevolution bezeichnet man die
Stammesgeschichte höherer taxonomischer Einheiten (Taxonomie griech.
Einordnung in ein bestimmtes System).
Isolationsprozesse, aber auch Genomverschmelzungen sind die Ursache
für die Neubildung von Arten.
Beim Ablauf der Makroevolution kann man Allogenese (adaptive
Radiation), Arogenese (Erreichen einer neuen adaptiven Zone) und
Stasigenese unterscheiden.
Für die Aufklärung der Verwandtschaft verschiedener Arten
(Stambaumforschung) ist der Besitz gemeinsamer abgeleiteter
Merkmale von besonderer Bedeutung.
Panmixie: alle Individuen können sich paaren, jeder mit jedem!
Zu I: Ablaufformen der Evolution
Evolutionsprozesse, die sich auf dem Niveau der Populationen abspielen und die
letztlich zur Artbildung führen, werden auch Mikroevolution genannt. Arten sind
nach der biologischen Artdefinition geschlossene, genetische Systeme und
umfassen alle Populationen oder Individuen die einer Fortpflanzungsgemeinschaft
angehören. Aufgrund dieses gemeinsamen Genpools, besitzen die Individuen
einer Art morphologische, physiologische, ökologische u. a. von allen anderen
Fortpflanzungsgemeinschaften unterscheidbare Merkmale. Diese Unterschiede
beruhen auf reproduktiver Isolation:
Zu II: Isolationsprozesse
- Geografische Isolation :
 wenn der Unterbrechung eine räumliche Trennung vorliegt, dann sagt man
auch allopatrische Artbildung. Man kann hier unterscheiden zwischen reiner
geografischer Trennung (d.h. zwei verschiedene Areale  geografisch)
 wenn dieser Unterbrechung aber innerhalb eines Areals stattfindet und es dort
zu einer Unterbrechung des Genflusses kommt (z.B. aufgrund von ökologischer
Nischen, fortpflanzungsfähiger Isolation) dann spricht man von sympatrischer
Artbildung.
- Allopolyploidie  Neubildung von Arten, insbesondere bei Pflanzen. Hier
kommt es durch Verschmelzung von Genomteilen oder ganzen Genomen spontan
zur Neubildung von Arten. z. B. Entstehung von Raps durch Allopolyploidie aus
den Stammarten Rübsen und Gemüse-Kohl.
Zu III: Makroevolution
d.h.
Herausbildung
höherer
taxonomischer
Einheiten
und
die
stammesgeschichtliche Entwicklung ganzer Organismengruppen (liegt oberhalb
der Artbildung!); man unterscheidet drei Typen des Evolutionsablaufs:
1. adaptive Radiation (oder Allogenese)
2. Arogenese (sehr selten)
3. Stasigenese
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Zu 1: Entstehung zahlreicher nahe stehender Formen, die voneinander etwa
denselben evolutiven Abstand haben. (d.h. Entstehung vieler neuer Arten aus
einer Stammform durch Einnischung (neue ökologische Nischen)), also durch
Aufspaltung einer Gründerart in viele Arten durch Anpassung an verschiedene
Umweltbedingungen. (z.B. Entwicklung der Beuteltiere in Australien und
Darwinfinken auf den Galapagos Inseln oder Kleidervögel auf Hawai-Inslen).
Zu 2: Hier kommt es bei einer Art zum Übertritt aus einer adaptiven Zone in eine
andere. Ausgelöst wird dies durch einen evolutiven Prozess. Dieser Übertritt
erfolgt sehr schnell, wobei es dabei zu einem starken Verlust auf dem Weg
dorthin geben kann. Bei der Gruppe, die das Ziel erreicht hat, erfolgt eine neue
adaptive Aufspaltung. Diese Aufspaltung führt zu Schlüsselmerkmalen, die
insgesamt einen bestimmten bauplan bewirken. (z.B. Entwicklung von
Kieferbögen aus Kiemenbögen bei den frühen Fischen, Entwicklung von Samen
aus Megasporen bei frühen Landpflanzen, Entwicklung von Eihüllen bei
Landtetrapoden oder den Federn bei Vorfahren der Vögel)
Zu 3: Als Stasigenese bezeichnet man eine Entwicklungsperiode mit großer
Stabilität und Stagnation in der Artentwicklung. Beispiele für solche Ablaufformen
findet man vor allem in Lebensräumen mit gleichbleibenden konstanten
Bedingungen, wie z.B. in der Tiefsee oder in heißen vulkanischen Quellen. Diese
Organismengruppen, die Merkmale längst ausgestorbener Arten tragen, heißen
„lebende Fossilien“. (z.B. Tintenschnecke Nautilus, Schwertschwan Limulus, der
Ginkgobaum oder die Brückenechse)
Zu IV: Stammbaumforschung
E
Evolution des Menschen
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.
Zu den heute lebenden Primaten gehört eine große Zahl sehr
unterschiedlicher Formen und Funktionstypen.
Anhand der Stammesgeschichte der Primaten lässt sich der Ursprung
des Menschen verfolgen, der einen sehr jungen Zweig am Stammbaum
der Wirbeltiere besetzt.
Prädispositionen, Evolutionstrends und Schlüsselereignisse geben
Aufschluss über die Evolution zum modernen Menschen.
Die Paläoanthropologie beschäftigt sich mit der Fossiliengeschichte
bzw. biologischen Evolution des Menschen.
Für den Ursprung des modernen Menschen gibt es zwei Hypothesen:
die „Out-of-Africa-Hypothese“ versus „Multiregionale Hypothese“.
Anstelle des Begriffs „Menschenrassen“ sollte man von geografischen
Gruppen sprechen.
Die geistige und kulturelle Evolution des Menschen ist ein neues
Phänomen in der Geschichte des Lebens.
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Def. Homologie: Bauplanähnlichkeit aufgrund von Verwandtschaft, d. h.
aufgrund gemeinsamer genetischer Information.
z. B. Die Homologie der Wirbeltier-Extremitäten:
Homologe Organe müssen sich äußerlich nicht ähnlich sehen, z. B. Vorderbein
des Pferdes und Vogelflügel, d. h. die Funktion kann völlig verschieden sein;
Deshalb: Äußere Ähnlichkeit ist kein Beweis für Homologie!
Zur Ermittlung von Homologien verwendet man 3 Kriterien (Entscheidungshilfen)
1) Kriterium der Lage
2) Kriterium der Stetigkeit/Kontinuität
3) Kriterium der spezifischen Qualität
Kriterium der Lage
Kriterium der Stetigkeit
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Kriterium der spezifischen Qualität
Knochenschuppe eines Haifisches und unsere Zähne
Def. Analogie: Funktionsähnlichkeit, die nicht auf Verwandtschaft beruht,
sondern als Anpassung an ähnliche Lebensräume. oder: Anpassungsähnlichkeit
Def. Konvergenz: Parallelentwicklung zweier nicht verwandter Arten zu großer
Ähnlichkeit aufgrund von Anpassung an ähnliche Lebensräume
Beispiele aus dem Tierreich:




Grabschaufel von Maulwurf (Wirbeltier) und Maulwurfsgrille (Insekt)
Flügel von Vögeln (Vorderextremität) und Insekten (Hautausstülpung)
Torpedoform schneller Schwimmer: Wal, Hai, Pinguin, Robbe und
Fischsaurier
Inverses Wirbeltier-Auge (Ausstülpung des Zwischenhirns) und everses
Tintenfisch-Auge (Einstülpung der Haut)
Beispiele aus dem Pflanzenreich:



Kaktusform (Sukkulenz) als Wasserspeicher bei verschiedenen
Pflanzenfamilien in Wüsten.
Sprossdornen (Stachelbeere) , Blattdornen (Berberitze) und Stachel
(Rose)
Sprossranken (Rebe) und Blattranken (Erbse)
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Übersicht über Evolutionsfaktoren
Durch Mutation und Rekombination wird eine
Vielzahl
von
unterschiedlichen
Genotypen
und
Phänotypen geschaffen, die dann den Einwirkungen
anderer Evolutionsfaktoren ausgesetzt sind.
Die Anpassungsselektion bewirkt, dass Individuen
mit einer besseren Eignung mehr Nachkommen haben
als andere. Diese unterschiedliche Fitness kann sich
z.B. beim Nahrungserwerb, beim Wettbewerb um einen
Geschlechtspartner, bei der Flucht vor Fressfeinden
oder der Resistenz gegenüber Krankheiten auswirken.
Gendrift (Zufallsselektion) bewirkt die Veränderung
von Genhäufigkeiten durch zufällige Auswahl. Rein
zufällig
überleben
bestimmte
Individuen
Naturkatastrophen,
wie
z.B.
Waldbrände,
Überschwemmungen oder Erdbeben. Auch bei der
Neubesiedelung eines Gebietes, z.B. einer neu
entstanden Insel, bestehen die Gründerpopulationen
aus einer zufälligen Genotypkombination.
Migration (Genfluss) beschreibt die Veränderungen
der Genfrequenzen in einer Population, die durch
Wanderung von Individuen bewirkt werden.
Unter Isolation versteht man die Trennung einer
Population in Teilpopulationen, zwischen denen der
Genaustausch eingeschränkt oder ganz unterbunden
wird. Isolation ist die Voraussetzung für Artbildung.
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