Evolutionstheorien:
Lamarck: |
Darwin: |
Umwelt
Innere Bedürfnisse |
Umwelt ›
Varietäten (verschiedene Merkmalsträger)
• vorteilhafte Varietäten haben höhere Wahrscheinlichkeit bei der Fortpflanzung; weniger vorteilhafte Varietäten unterliegen in der Fortpflanzung
• natürliche Zuchtwahl |
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Übung / Gebrauch |
Nichtgebrauch |
Vervollkommnung |
Verkümmerung |
Vererbung |
Vererbung |
Aktivität des Organismus |
Passivität des Organismus |
Durch Darwin überholt › FALSCH!!! |
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Evolutionsfaktoren:
 Wichtiges Prinzip der Evolutionsbiologie ist der Druck zur Selektion und Mutation. Durch starken Selektionsdruck
und starken Mutationsdruck ändert
sich eine Art in kürzester Zeit!
- Mutationen
- Mutationen sind spontan und nicht vorhersehbar
- verändert
den Genpool durch Mutanten
- Mutationen und Evolution › nur „effektive“ Mutanten
können
sich reproduzieren, andere sind nicht überlebensfähig (Sackgasse)
- Rekombination:
Neuverteilung der homologen Chromosomen
- intrachromosomale Rekombination: Meiose und Crossing-over
- interchromosomale
Rekombination: Sexuelle Fortpflanzung, hierbei entsteht die größte
Vielfalt
- Natürlicher Gentransfer
- von Bakterien auf Pflanzen
- von Bakterien auf Bakterien
- Selektion: (natürliche
Auslese)
- Abiotische Selektionsfaktoren: Temperatur (Bergmann’sche
Regel), Feuchtigkeit, Wind, Bodenbeschaffenheit
- Biotische Selektionsfaktoren:
Nahrungskonkurenten, Fressfeinde, Parasiten, innerartliche Beziehungen
(Sexualpartner, Populationen), Mensch, intraspezifische Beziehungen
(Konkurrenzausschlussprinzip), ev. Mimese (Tarnung/Nachahmung)
- ökologische
Nische
- biologisches Gleichgewicht: Räuber– Beute Beziehung
(nach Volterra)
Selektionstypen:
- Stabilisierende Selektion: extreme Phänotypen werden elimiert
(an den Enden der Kurve), durchschnittliche Individuen werden begünstigt
› Vorläufige Verringerung der Merkmalsvarianz, wird aber durch
die Rekombination wieder ausgeglichen
- Transformierende (gerichtete)
Selektion: Mittelwert des Merkmals wird verschoben › Verschiebung
der Verteilungskurve
- Disruptive Selektion: extreme Phänotypen werden
bevorteilt (Polymorphismus) › Entstehung von Unterpopulationen durch
Teilung der Stammpopulation
- sexuelle Selektion: (Sexualdimorphismus)
Männchen suchen Aufmerksamkeit,
durch Größe oder Aussehen (Scheinkämpfe › „Bessere
gewinnt“)
- Durch Selektion entstanden:
- Änderung der Körpergröße:
Anpassung an Fressfeinde bzw. Kälte und Wärme
- Industreimelanismus:
hoher Selektionsdruck durch Industrie › Änderung der
Farbe in kürzester Zeit!
- Beispiele für Selekitonsvorteil:
- Mimikry (scheinwarntracht)
- Warntracht
- Mimese (Tarntracht, durch Nachahmung von Umwelt)
- Gestaltauflösende
Gestalt: Somatolyse, kryptische Strukturen
Wie viele Gene ein Individuum in den Genpool der Nächsten
Generation einbringt, bezeichnet man als relative Fitness!
Beweise für Evolution
Ein wichtiger Beweis der Evolutionsbiologie sind Fossilfunde:
Körperfossil |
Vollständige Erhaltung des ganzen
Körpers |
Einschlüsse |
Körperfossile kleinerer Tiere in
Harzen (Bernstein), Salz, Erdwachs, Eis |
Mumien |
Durch Austrocknung konservierte Lebewesen
(bei extremer Trockenheit) |
Hartteile |
Gehäuse, Schalen, Panzer, Zähne,
Knochen bleiben von Lebewesen erhalten |
Inkrustation |
Oberfläche der Hartteile wird mineralischen
Lösungen getränkt › Oberfläche
mineralisert / versteinert |
Abguss | Pseudomorphose |
In der Umgebung der Hartteile kristalisieren
mineralische Lösungen aus › Hartteile
werden zerstört › Abguss |
Intuskrustation | echte Versteinerung |
Hartteile werden mineralisiert, Hohlräume
werden mit Mineralien gefüllt |
Abdruck | Hohldruck |
Hohlraumausfüllung der Hartteile
mit Sediment › Schalenauflösung durch
H 2 O › Abdruck der Außenseite |
Steinkern |
Hohlraumausfüllung der Hartteile
mit Sediment
› Schalenauflösung durch H 2 O › Innenseite
der Schale bleibt als Kern erhalten |
Prägesteinkern | Skulptursteinkern |
Hohlraumausfüllung
der Hartteile mit Sediment › Schalenauflösung
durch H 2 O › Innenseite der Schale bleibt
als geprägter Kern erhalten
Einbettung der Hartteile im Sediment ohne Hohlraumausfüllung › Schalenauflösung
durch H 2 O › äußere Form hat
sich in das umliegende Sediment eingeprägt |
Diagenetische und tektonische Verformung |
Veränderung der Erdkruste › evtl.
gänzliche Zerstörung des Fossils |
Inkohlung |
Chemisch-biologische Zerstörung
von Hart- und Weichteilen › unter Luftabschluss
Fäulnis › Kohlenstoff in Form von Torf,
Braun- und Steinkohle (fest) |
Bitumina |
Chemisch-biologische Zerstörung von Hart- und Weichteilen › unter
Luftabschluss Fäulnis › Kohlenstoff in
Form Erdöl (flüssig) |
Datierungsmethoden:
- Relative Altersbestimmung: Fluormethode (Halbwertszeit), Leitfossilien
(typische Fossilien einer Erdspalte), Biostratigrafie (Erdschichten
werden untersucht)
- Absolute Altersbestimmung: Radiokarbonmethode (C14-Methode,
Halbwertszeit)
Vergleiche:
Anatomie, Morphologie, Genetik, Stoffwechsel (Enzym Cytrochrom C, verschiedener
Aufbau, differenziert durch unterschiedliche Aminosäuresequenzen),
Verhalten
z.B. DNA-DNA-Hybridisierung: Bestimmung des Komplementaritätsgrades
von 2 verschiedenen DNA- Fragmenten
Biogenetische
Grundregel (nach Ernst Haeckel): Die Keimesentwicklung
(Onthogenese) ist eine kurze, unvollständige und schnelle Rekapitulation
der Stammesentwicklung (Phyogenese)
Atavismus: Rückfall in eine frühere
Entwicklungsstufe. Wiederauftreten von Körpermerkmalen aus früheren
Entwicklungsstufen der Evolution
Rudimentäre Organe: Organe, die im Lauf der Evolution
ihre Funktion ganz oder teilweise verloren haben und nur noch als Rest
vorhanden sind
Homologie und Konvergenz
Homologie |
Analogie |
Homologiekriterien:
• Kriterium der Lage: Organe homolog, wenn Organismusbauplan
die gleich Lage haben
• Kriterium der spezifischen Qualität:
komplexe Organe in Einzelmerkmalen übereinstimmen
• Kriterium
der Kontinuität: Verbindung von Organen
durch verschiedene Zwischenformen |
Organe mit gleicher Funktion aber unterschiedlichem
Bauplan
› Ergebnis einer Angepasstheit an gleiche Umweltbedingungen |
Organe, die aufgrund gleicher Abstammung
und daher gleicher Erbinformation in ihrem Grundbauplan übereinstimmen;
sie können im Zusammenhang mit ihrer jeweiligen Funktion unterschiedlich
gestaltet sein |
Konvergenz: Anpassungsähnlichkeit
infolge gleichartiger Selektionsdrücke = Analogie |
› Hinweis auf Abstammung von gemeinsamen
Vorfahren |
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Divergenz |
Konvergenz |
Zur Artbildung führende Prozesse
Folgende Begrifflichkeiten sind wichtige Werkzeuge im Umgang mit der Evolutionsbiologie:
- Artbegriff:
- Typologischer Artbegriff: zu einer Art gehören alle Individuen,
die in ihrem wesentlichen Merkmalen untereinander und mit ihren Nachkommen übereinstimmen
- Genetischer Artbegriff: zu einer Art gehören alle Individuen,
die potentiell zu einem gemeinsamen Genpool gehören und reproduktiv
von anderen Populationen getrennt sind
- Artbildung:
- Allochrone Artbildung: nichtspaltende Artbildung, führt
nicht zur Artvermehrung
- Synchrone Artbildung: spaltende Artbildung,
führt zur Vermehrung
von Arten
- Allopatrische Artbildung: Durch Isolation hervorgerufene Trennung
eines Genpools und Ausbildung von Teilpopulationen mit anschließender
Separation des Genpools
› erst Isolation, dann Separation
- Sympatrische Artbildung:
durch genetische Isolation hervorgerufen, Artbildung ohne direkte
Separation
hauptsächlich im Pflanzenreich
2n (diploid) über Polyploidisierung › 4n (tetraploid) › Meiose:
2n x 2n › Zygote: 4n › 4n x 2n (Autosomen) › Meiose: 2n x
1n › Zygote: 3n (triploid)
› erst Separation, dann daraus folgend Isolation
- Isolation und Artbildung:
Gemeinsamer Genpool › durch Isolation entstehende Teilpopulationen
(noch keine Mutationen); Genfluss zwischen den Teilpopulationen › isolierte
Populationen: mit Mutationen › isolierte Populationen werden Unterarten:
Mutationen werden vererbt, Fortpflanzungsschranke entsteht › Art, Art
A und B können sich untereinander nicht mehr vermehren (komplette
Fortpflanzungsschranke)
- Isolation:
- Räumliche / geografische Isolation: Inselbildung, Vergletscherung,
Gebirgsbildung
- Ökologische Isolation: Einnischung, adaptive Radiation (=
Aufspaltung einer Art in neue Arten unter Anpassung an verschiedene ökologische
Bedingungen (Nischen), Darwin-Finken)
- Zeitliche Isolation: unterschiedliche
Blüte- / Brutzeit
- Sexuelle
/ fortpflanzungsbedingte Isolation: morphologische Isolation, ethologische
Isolation (artspezifische Signale an den artgleichen Sexualpartner)
› präzygotische Isolation
- Postzygotische Isolation: Bastarde:
Maulesel (Mutter: Esel; Vater; Pferd); Maultier (Mutter: Pferd; Vater:
Esel) › unfruchtbar
- Genetische Separation:
- Vollständige Trennung des Genpools
- Natürliche Kreuzung
zwischen Mitglieder der beiden Populationen nicht mehr möglich
- Vielfalt des modernen Menschen:
- Definition Art: natürliche Fortpflanzungsgemeinschaft,
von anderen Arten durch natürliche Fortpflanzungsbarrieren getrennt
- Definition
Rasse: = Unterarten; Populationen derselben Art, Unterscheidung in
den Häufigkeitsverteilungen ihrer genetische bedingten Merkmale
- Messung
der Allelfrequenz zwischen Menschen verschiedener geografischer Herkunft
- Rekonstruktion
von Stammbäumen „Prinzip der genetischen
Distanz“
- Distanz lässt sich aus einer Vielzahl verschiedener
Gene berechnen › Durchschnittswert
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