Evolution

Einführung zum Begriff "Evolution"

• Fragen zum Einstieg:
  • Aus welcher Sprache kommt der Begriff „Evolution“?
  • Was könnte das Wort „Evolution“ bedeuten?

Definition der Evolution

• Ursprung: • Lateinisch: „evolvere“
  • Bedeutung: ausrollen, entwickeln, ablaufen
    • Veränderung eines Systems im Laufe der Zeit
    • Ist die fortschreitende biologische Entwicklung der Lebensformen (z. B. Lebewesen) in der Natur

Evolutionsforschung

• Ursachen und Gesetzmäßigkeiten: • Beschäftigt sich mit den Ursachen und Gesetzmäßigkeiten bei der Entstehung und Veränderung von Tieren und Pflanzen • Untersucht die Verwandtschaft der Lebewesen, die auf die Stammesgeschichte zurückzuführen ist
  • Ermöglicht die Aufstellung von Stammbäumen für Tierarten
    • Erklärt die Vielfalt an Tier- und Pflanzenarten auf der Erde durch die Evolutionslehre

Evolutionstheorien

Carl von Linne (18. Jhdt.)

• Erste Biologie, die sich mit Evolutionsthemen befasst: • Ordnete zu seiner Zeit bekannte Tier- und Pflanzenarten hierarchisch
  • Zuordnung basierend auf Körperbauähnlichkeiten
    • Theorie:
  • „Arten können sich nicht verändern“
  • Diese Theorie wurde widerlegt
    • Einführung der binären Nomenklatur:
  • Jede Art besteht aus einem Gattungsnamen und einem Artnamen, z. B.
    • Löwe: Panthera leo
    • Tiger: Panthera pardus

Katastrophentheorie (Georges Cuvier, Ende 18. Jhdt.)

• Begründer der Katastrophentheorie: • Naturkatastrophen (z. B. Sintflut) vernichteten die Tier- und Pflanzenwelt • Neue Arten entstanden nach den Katastrophen
  • Theorie wurde widerlegt

Lamarckismus (Jean-Baptiste de Lamarck, 1744-1829)

• Theorie der Vererbung erworbener Eigenschaften: • Tiere vererben erworbene (erlernte) Eigenschaften an ihre Nachkommen • Die Veränderung der Arten basiert auf zwei Ursachen:
  1. Veränderungen der Umwelt
     • Tiere passen sich durch Gebrauch bzw. Nichtgebrauch ihrer Organe an
  2. Neu erworbene Eigenschaften werden an Nachkommen vererbt

Beispiel: Entstehung des langen Halses der Giraffe (Lamarck)

• Erklärung: • Vorfahren der Giraffen hatten einen kurzen Hals • Um hohe Blätter zu erreichen, wird der Hals gestreckt
  • Diese Anpassung wird an die Nachkommen vererbt
    • Die Theorie wurde widerlegt

Darwinismus/Selektionstheorie (Charles Darwin, 1809-1882)

• Werk: • „On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life“
  • Deutsche Übersetzung: Über den Ursprung der Arten durch natürliche Auslese
    • Enthält die Grundlagen seiner Forschung und die Selektionstheorie

Darwins Selektionstheorie

• Theorie der Veränderlichkeit der Arten durch natürliche Auslese:
  • Bis heute gültig!

Grundlegende Beobachtungen und Überlegungen Darwins

• Basierend auf der Selektionstheorie:
  1. Pflanzen und Tiere produzieren eine große Anzahl an Nachkommen
     • Beispiel: Schildkröten
  2. Nachkommen zeigen Unterschiede (teils positive/negative Auswirkungen)
     • Unterschiede sind vererbbar (z. B. Tarnungsmuster)
  3. Ständiger Kampf ums Überleben („struggle for life“)
     • Überleben und Fortpflanzen der am besten angepassten Individuen führt zur natürlichen Selektion
     • Konzept: „Survival of the fittest“

Beispiel zur Selektionstheorie: Entstehung des langen Halses der Giraffen (Darwin)

• Erklärung: • Vorfahren der Giraffe hatten lange und kurze Hälse • Giraffen mit kurzen Hälsen konnten keine hohen Blätter erreichen
  • Diese starben nicht fort oder verhungerten
    • Giraffen mit langen Hälsen überlebten und vermehrten sich
  • Dadurch der Vorteil durch natürliche Selektion

Exkurs: Sozialdarwinismus

• Bedeutung: • Falsche Anwendung des Darwinismus und der Selektionstheorie
  • Meinung, dass die sozial stärksten Individuen (in Bezug auf den Menschen) überleben
    • Wurde widerlegt und von der Gesellschaft abgelehnt

Zusammenfassung der Evolutionstheorien

• Kennengelernt:
  • Linne, Darwin, Cuvier, Lamarck
• Gültige Theorie:
  • Darwinismus (natürliche Selektion)

Übungen und Aufgaben

Übung I: Linder 8, S. 93, Aufgabe 1

• Aufgabe: Formulieren Sie die Hypothesen zu Abbildung 93.1a-d und ordnen Sie diese den jeweiligen Persönlichkeiten zu.
• Lösungen:
  • A: Linne, Konstanz der Arten
  • B: Darwin, Darwinismus
  • C: Cuvier, Katastrophentheorie
  • D: Lamarck, Lamarckismus

Übung II: Linder 8, S. 93, Aufgabe 2

• Aufgabe: Erklärung der evolutiven Entstehung der langen Zunge bei Spechten nach Lamarck und Darwin, sowie Vergleich der Ansätze.
• Antwort:
  • Nach Lamarck: Zunge wurde durch Training länger und vererbt
  • Nach Darwin: Längere Zungen hatten einen Fortpflanzungsvorteil durch Selektion

Evolutionsfaktoren und -mechanismen

• Wichtige Begriffe:
  • Population: Individuen einer Art, die zusammen leben und sich fortpflanzen
  • Genpool: Gesamtheit der Gene aller Individuen einer Population

Genpool

• Veränderung des Genpools: • Unter folgenden Voraussetzungen bleibt er konstant:
  • Keine Mutationen
  • Gleiche Wahrscheinlichkeit für Paarungen
  • Große Population
    • Abweichungen führen zu einem kleinen Evolutionsschritt

Evolutionsfaktoren

• Faktoren, die Evolution hervorrufen:
  • Mutation
  • Selektion
  • Gendrift
  • Rekombination
  • Genetische Variabilität

Evolutionsfaktor: Mutation

• Definition: • Mutation = Veränderung der Nucleotidsequenz der DNA
  • Besondere Aspekte: Keimbahnmutationen, z. B. bei Menschen
    • Beispiel: Albinismus als nachteilige Mutation

Rekombination

• Vorgang: • Neukombination des Erbguts während der Meiose
  • Interchromosomale Rekombination und Intrachromosomale Rekombination (Crossing-Over)
• Beispiel:
  • Individuelles Streifenmuster bei Zebras als Ergebnis verschiedenen Rekombinationen

Natürliche Selektion

• Definition:
  • Ständiger Kampf ums Überleben führt zur Selektion der Individuen, die am besten angepasst sind

Beispiel: Atlantischer Kabeljau

• Frage:
  • Warum füllen die Nachkommen eines Kabeljaupaares nicht den gesamten Atlantik?
• Antwort:
  • Nur die am besten angepassten Individuen erreichen Fortpflanzungsalter

Selektion und reproduktive Fitness

• Definition:
  • Selektion von Individuen wegen deren Fortpflanzungserfolg
• Einflussfaktoren:
  • Fruchtbarkeit
  • Lebenserwartung
  • Fähigkeit, Geschlechtspartner zu finden

Künstliche Selektion

• Anwendung:
  • Veränderungen durch Menschen bei Haustieren und Kulturpflanzen
  • Auswahl individueller Merkmale für die Zucht

Selektionsfaktoren

Abiotische Selektionsfaktoren

• Erläuterung: • Umweltfaktoren, die die Fitness beeinflussen
  • Beispiel: Wind, Temperatur, Wasser

Biotische Selektionsfaktoren

• Beispiele:
  • Zwischenartliche Selektion (z. B. durch Fressfeinde)
  • Innerartliche Selektion (z. B. Konkurrenz)

Gendrift

• Definition:
  • Zufälliges Ausscheiden von Merkmalskombinationen, z. B. durch Naturereignisse
  • Geringere genetische Vielfalt kann auftreten

Genfluss

• Definition:
  • Austausch von Genen zwischen Populationen durch Zu- oder Abwanderung von Individuen

Abschließende Bemerkungen

• Die Evolutionstheorien zeigen die vielseitigen Ansätze der Evolutionserklärung und deren Weiterentwicklung im Laufe der Wissenschaftsgeschichte.

Hinweise zur Vertiefung

• Für detaillierte Informationen und Beispiele siehe entsprechende Literaturstellen.