Evolutionstheorien
Biodiversität und Systematik
• Biodiversität: kaum überschaubare Vielfalt des Lebens
• —> umfasst die genetische Vielfalt, sowie die Vielfalt der Ökosysteme
• Größte Artenvielfalt ist bei Insekten vorzufinden
• Artenvielfalt ist heutzutage durch die Menschen bedroht
• Die molekularbiologische Grundlage der Artenvielfalt liegt in der genetischen Vielfalt
• —> durch Mutation und Rekombination bilden sich ständig neue Genotypen, auf deren Basis im Laufe der Evolution sich immer
mehr Genotypen bilden können
• Systematik: beschäftigt sich mit der Beschreibung, Benennung und Ordnung der Lebewesen
• —> z.B. die binäre Nomenklatur: jedes Lebewesen hat aufgrund bestimmter Merkmale einen Gattungs - und einen Artnamen
• —> weitere systemtische Kategorie: Taxa —> so unterschied man zwischen Tier - und Pflanzenwelt
• Tiere: Säugetiere, Würmer, Vögel, Amphibien, Fische, Insekten
• Verwandschaftsbeziehungen werden als Stammbaum dargestellt
• —> heutzutage nutzt man dazu überwiegend morphologisch-anatomischer Vergleiche
Die Entstehung der Evolutionstheorie
• Jean-Baptiste Lamarck:
• Kam zu der Überzeugung, dass sich Arten im Verlauf der Zeit wandeln und die Lehre von der Konstanz der Arten falsch ist
• —> entwickelte die Evolutionstheorie, die den Artenwandel im Wesentlichen auf die Vererbung erworbener Eigenschaften
zurückführt
• Beobachtung 1: einfache Lebewesensformen entstehen scheinbar ständig aus unbelebter Materie (z.B. Schlamm, Kot) —
> ,,Urzeugung‘‘
• Beobachtung 2: Lebewesen lassen sich in einer Stufenleiter anordnen —> von ,,niederen‘‘ zu ,,höheren‘‘ Lebewesen
• Schlussfolgerung A: in der Natur war also Fortschritt erkennbar
• Annahme 1: Ursache für den Fortschritt war in jedem Lebewesen der Trieb zur Vervollkommung
• Annahme 2: Umweltveränderungen führen zu veränderten Bedürfnissen, veränderte Bedürfnisse führen zu
Verhaltensänderungen
veränderung durch äuere Reize
·
• Beobachtung 3: Gliedmaße und Organe verändern sich durch den Gebrauch und Nichtgebrauch 4
Training
• Annahme 3: die aus Beobachtung 3 erworbenen Eigenschaften werden vererbt
• Schlussfolgerung B: Transformationstheorie/Evolution —> Lebewesen verändern sich von Generation zu Generation
• Charles Darwin:
• Beobachtung 1: potentiell exponentielles Populationswachstum
• Beobachtung 2: Stabilität der Population
• Beobachtung 3: Begrenztheit der Ressourcen
• Schlussfolgerung A: ,,Kampf ums Dasein‘‘ (Konkurrenz zwischen den Individuen um Ressourcen)
• Beobachtung 4: Einzigartigkeit des Individuums
• Beobachtung 5: Erblichkeit eines Großteils der individuellen Unterschiede
• Schlussfolgerung B: unterschiedliche Überlebens - und Fortpflanzungschancen (natürliche Selektion)
• Schlussfolgerung C: durch viele Generationen hindurch: Evolution
Die synthetische Theorie der Evolution
• Darwin fehlte ein Verständnis der Vererbung
• Mendel hat die wesentlichen Gesetzmäßigkeiten der Vererbung beschrieben —> ihre Bedeutung wurde damals jedoch nicht
erkannt
• —> erst, nachdem Mutationen beobachtet und untersucht wurden, konnte man den Wandel der Arten im Verlauf der Evolution
erklären
• —> jedoch dachten viele Biologen, dass Evolution sprunghaft durch einzelne große Mutationen verläuft und dass allein
Mutationen der Motor der Evolution sind
• erst später erkannte man, dass die Erkenntnisse der Genetik die Selektionstheorie erweitert —> so entstand die synthetische
Theorie
• Mutation: Prozess, bei dem eine genetische Variation in eine Population eingeführt wird —> kann durch Fehler bei der DNA-
Replikation oder Reparatur erfolgen und durch äußere Faktoren wie Strahlung oder Chemikalien verursacht werden
• Rekombination: Prozess, bei dem die Gene von zwei individuellen Chromosomen neu angeordnet werden —> geschieht
während der Meiose, wenn die Chromosomen paarweise miteinander verschmelzen (trägt dazu bei, genetische Defekte zu
reparieren und die Fitness einer Population zu erhöhen)
• Isolation: bezieht sich auf die Trennung oder Abtrennung von Populationen einer Art, die den Genfluss zwischen ihnen
verhindert —> Genfluss bezieht sich auf den Austausch von genetischen Infos zwischen verschiedenen Populationen durch
den Bewegung vin Individuen oder deren reproduktiven Zellen
• Gendrift: bezieht sich auf zufällige Veränderungen der Häufigkeit von Allelen (Versionen eines Gens) in einer Population
aufgrund von Zufallsereignissen —> kann dazu führen, dass bestimmte Allele in einer population verschwinden oder häufiger
werden, unabhängig von ihrem Fitnessvorteil
, Evolutionstheorie nach Charles Darwin
• Reproduktion: Individuen einer Population erzeugen immer mehr Nachkommen, als zu ihrer Arterhaltung eigentlich notwendig
wären
• Variation: Die einzelnen Individuen in einer Population sind nie gleich —> sie unterscheiden sich in mehreren Merkmalen
• Selektion: Diejenigen Individuen die zufällig für die vorhandenen Umweltbedingungen besser angepasst sind als andere,
haben einen Selektionsvorteil und überleben häufiger —> dadurch können sie ihre Gene (& Merkmale) häufiger in die
nächste Generation miteinbringen, als Individuen, die nicht so gut angepasst sind
• Vererbung: Variationen in den Merkmalen sind zu einem gewissen Teil vererbbar
• Zusammenfassend: Durch Selektion kommt es langfristig zu einer natürlichen Auslese der Individuen einer Art, die durch
Zufall besser angepasst sind als ihre Artgenossen —> dadurch ändern sich die Merkmale einer Art über viele Generationen
hinweg
• alle Arten stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab
• ‘‘Survival of the fittest‘‘ = Überleben der am besten angepassten Individuen
• ‘‘Struggle for life‘‘ = Wettbewerb um lebenswichtige Ressourcen (z.B. Wasser)
• Organismen erzeugen mehr Nachkommen als erforderlich
• Individuen einer Art gleichen sich nie ganz
• Individuen die durch Zufall besser an die Umweltbedingungen angepasst sind, haben mehr nachkommen
• Das zufällige Auftreten neuer Merkmale lässt sich durch Rekombination und Mutation erklären
—> natürliche Selektion, passiver Prozess
Synthetische Evolutionstheorie
Biodiversität und Systematik
• Biodiversität: kaum überschaubare Vielfalt des Lebens
• —> umfasst die genetische Vielfalt, sowie die Vielfalt der Ökosysteme
• Größte Artenvielfalt ist bei Insekten vorzufinden
• Artenvielfalt ist heutzutage durch die Menschen bedroht
• Die molekularbiologische Grundlage der Artenvielfalt liegt in der genetischen Vielfalt
• —> durch Mutation und Rekombination bilden sich ständig neue Genotypen, auf deren Basis im Laufe der Evolution sich immer
mehr Genotypen bilden können
• Systematik: beschäftigt sich mit der Beschreibung, Benennung und Ordnung der Lebewesen
• —> z.B. die binäre Nomenklatur: jedes Lebewesen hat aufgrund bestimmter Merkmale einen Gattungs - und einen Artnamen
• —> weitere systemtische Kategorie: Taxa —> so unterschied man zwischen Tier - und Pflanzenwelt
• Tiere: Säugetiere, Würmer, Vögel, Amphibien, Fische, Insekten
• Verwandschaftsbeziehungen werden als Stammbaum dargestellt
• —> heutzutage nutzt man dazu überwiegend morphologisch-anatomischer Vergleiche
Die Entstehung der Evolutionstheorie
• Jean-Baptiste Lamarck:
• Kam zu der Überzeugung, dass sich Arten im Verlauf der Zeit wandeln und die Lehre von der Konstanz der Arten falsch ist
• —> entwickelte die Evolutionstheorie, die den Artenwandel im Wesentlichen auf die Vererbung erworbener Eigenschaften
zurückführt
• Beobachtung 1: einfache Lebewesensformen entstehen scheinbar ständig aus unbelebter Materie (z.B. Schlamm, Kot) —
> ,,Urzeugung‘‘
• Beobachtung 2: Lebewesen lassen sich in einer Stufenleiter anordnen —> von ,,niederen‘‘ zu ,,höheren‘‘ Lebewesen
• Schlussfolgerung A: in der Natur war also Fortschritt erkennbar
• Annahme 1: Ursache für den Fortschritt war in jedem Lebewesen der Trieb zur Vervollkommung
• Annahme 2: Umweltveränderungen führen zu veränderten Bedürfnissen, veränderte Bedürfnisse führen zu
Verhaltensänderungen
veränderung durch äuere Reize
·
• Beobachtung 3: Gliedmaße und Organe verändern sich durch den Gebrauch und Nichtgebrauch 4
Training
• Annahme 3: die aus Beobachtung 3 erworbenen Eigenschaften werden vererbt
• Schlussfolgerung B: Transformationstheorie/Evolution —> Lebewesen verändern sich von Generation zu Generation
• Charles Darwin:
• Beobachtung 1: potentiell exponentielles Populationswachstum
• Beobachtung 2: Stabilität der Population
• Beobachtung 3: Begrenztheit der Ressourcen
• Schlussfolgerung A: ,,Kampf ums Dasein‘‘ (Konkurrenz zwischen den Individuen um Ressourcen)
• Beobachtung 4: Einzigartigkeit des Individuums
• Beobachtung 5: Erblichkeit eines Großteils der individuellen Unterschiede
• Schlussfolgerung B: unterschiedliche Überlebens - und Fortpflanzungschancen (natürliche Selektion)
• Schlussfolgerung C: durch viele Generationen hindurch: Evolution
Die synthetische Theorie der Evolution
• Darwin fehlte ein Verständnis der Vererbung
• Mendel hat die wesentlichen Gesetzmäßigkeiten der Vererbung beschrieben —> ihre Bedeutung wurde damals jedoch nicht
erkannt
• —> erst, nachdem Mutationen beobachtet und untersucht wurden, konnte man den Wandel der Arten im Verlauf der Evolution
erklären
• —> jedoch dachten viele Biologen, dass Evolution sprunghaft durch einzelne große Mutationen verläuft und dass allein
Mutationen der Motor der Evolution sind
• erst später erkannte man, dass die Erkenntnisse der Genetik die Selektionstheorie erweitert —> so entstand die synthetische
Theorie
• Mutation: Prozess, bei dem eine genetische Variation in eine Population eingeführt wird —> kann durch Fehler bei der DNA-
Replikation oder Reparatur erfolgen und durch äußere Faktoren wie Strahlung oder Chemikalien verursacht werden
• Rekombination: Prozess, bei dem die Gene von zwei individuellen Chromosomen neu angeordnet werden —> geschieht
während der Meiose, wenn die Chromosomen paarweise miteinander verschmelzen (trägt dazu bei, genetische Defekte zu
reparieren und die Fitness einer Population zu erhöhen)
• Isolation: bezieht sich auf die Trennung oder Abtrennung von Populationen einer Art, die den Genfluss zwischen ihnen
verhindert —> Genfluss bezieht sich auf den Austausch von genetischen Infos zwischen verschiedenen Populationen durch
den Bewegung vin Individuen oder deren reproduktiven Zellen
• Gendrift: bezieht sich auf zufällige Veränderungen der Häufigkeit von Allelen (Versionen eines Gens) in einer Population
aufgrund von Zufallsereignissen —> kann dazu führen, dass bestimmte Allele in einer population verschwinden oder häufiger
werden, unabhängig von ihrem Fitnessvorteil
, Evolutionstheorie nach Charles Darwin
• Reproduktion: Individuen einer Population erzeugen immer mehr Nachkommen, als zu ihrer Arterhaltung eigentlich notwendig
wären
• Variation: Die einzelnen Individuen in einer Population sind nie gleich —> sie unterscheiden sich in mehreren Merkmalen
• Selektion: Diejenigen Individuen die zufällig für die vorhandenen Umweltbedingungen besser angepasst sind als andere,
haben einen Selektionsvorteil und überleben häufiger —> dadurch können sie ihre Gene (& Merkmale) häufiger in die
nächste Generation miteinbringen, als Individuen, die nicht so gut angepasst sind
• Vererbung: Variationen in den Merkmalen sind zu einem gewissen Teil vererbbar
• Zusammenfassend: Durch Selektion kommt es langfristig zu einer natürlichen Auslese der Individuen einer Art, die durch
Zufall besser angepasst sind als ihre Artgenossen —> dadurch ändern sich die Merkmale einer Art über viele Generationen
hinweg
• alle Arten stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab
• ‘‘Survival of the fittest‘‘ = Überleben der am besten angepassten Individuen
• ‘‘Struggle for life‘‘ = Wettbewerb um lebenswichtige Ressourcen (z.B. Wasser)
• Organismen erzeugen mehr Nachkommen als erforderlich
• Individuen einer Art gleichen sich nie ganz
• Individuen die durch Zufall besser an die Umweltbedingungen angepasst sind, haben mehr nachkommen
• Das zufällige Auftreten neuer Merkmale lässt sich durch Rekombination und Mutation erklären
—> natürliche Selektion, passiver Prozess
Synthetische Evolutionstheorie
