Evolution
Evolution:
1. Aristoteles(384-322 v. Chr.)
· Naturforscher
· Scala naturae
· Alle Lebewesen lassen sich in Skala anordnen
· Jede Lebensform hatte festen Platz und evoluierte nicht
· Kreationismus
2. Carl von Linné (1707- 1778)
· Schwedischer Naturforscher
· Begründer der Taxonomic/ Systematik
· Benennung und Klassifizierung der unterschiedlichen Organismen
· Entwickelte binäre lateinische Nomenklatur--> Organismus immer zweiteiligen Namen
· Systema Naturae
· Beschreibt Tierarten, die er in einem hierarchischen Ordnungssystem einstuft
3. Georges Cuvier (1769-1832)
· Französischer Naturforscher
· Begründer der Paläontologie
· Hielt an Theorie von Konstanz der Arten fest
· Katastrophentheorie
4.
Jean-Baptiste de Lamarck (1744- 1829)
· Philosophie zoologique
· Begründer der Abstammungstheorie
· Wandel der Arten durch veränderte Umweltbedingungen
· Gebrauch im Leben erworbener Eigenschaften wird weitervererbt
5. Charles Lyell (1797- 1875)
· Aktualitätshypothese
· Prinzip des Gradualismus
· Veränderungen sind Ergebnis langsamer, stetiger Prozesse
6. Charles Robert Darwin (1809- 1882)
· Englischer Biologe
· Naturbeobachtungen auf Galapagosinseln
· Selektionstheorie
· Entstehung der Arten durch natürliche Selektion
7. Alfred Russel Wallace (1823- 1913)
· Englischer Naturforscher
· Begründer der Biogeografie
· Selektionstheorie
8. Ernst Mayr (1904)
· Synthetische Evolutionstheorie
· Darwins Konzept+ neue Erkenntnisse der Genetik
· Konzept der Biospezies
· Evolutionstheorie:
· Die meisten Organismen erzeugen sehr viele Nachkommen
· Wenn sich alle diese Nachkommen wieder fortpflanzen würden, würde Populationsgröße exponentiell wachsen
· Doch die meisten Populationen bleiben in ihrer Größe konstant
· Folgerung1:
· Zwischen den Individuen einer Population kommt es zu einer Konkurrenzsituation um Ressourcen/Nur der Stärkste kann also überleben.
· Individuen einer Population sind untereinander nicht völlig gleich, sonden variieren in ihren Merkmalen
· Ein Großteil dieser Variabilität ist erblich
· Folgerung2:
· Die Individuen, die durch ihre Merkmale besser an die Umwelt angepasst sind, haben eine größere Wahrscheinlichkeit zu Überleben--> natürliche Selektion
· --> Evolution bedeutet also Veränderung von Merkmalen (Anpassung) im Laufe der Generationen
· synthetische Theorie der Evolution
· Evolutionsfaktoren:
· Mutation:
· Ist der einzige Faktor, der neue Allele erzeugt--> vergrößert Genpool
· Mutationen sind relativ selten
· Außerdem wirkt sie sich in der Regel eher ungünstig aus
· Zusammen mit Rekombination bildet sie Quelle der genetischen Variabilität einer Population und liefert "Rohmaterial" für Selektion
· Rekombination:
· Führt zu neuen Allelkombinationen
· Z.
B. Allele für Farbe, Bänderung etc.
· Homologe Chromosomen, die verschiedene Allele tragen können, werden bei Keimzellenbildung getrennt und nach Zufall auf die entstehenden Keimzellen verteilt
· Neue Allelkombinationen erzeugen neue Phänotypen
· Rekombination allein führt jedoch nicht zur Evolution
· Sie bringt nur neue Genotypen und Phänotypen hervor
· Gendrift:
· Zufällige Änderung von Allelfrequenzen
· Kommt dann vor wenn wenige Individuen (Gründerindividuen) einer Population ein neues Gebiet erschließen oder durch Katastrophen ein großer Teil der Ausgangpopulation eliminiert wurde
· Gründerindividuen besitzen in der Regel nur einen Teil der Allele der Ausgangspopulation
· Flaschenhalseffekt
· Genfluss:
· Durch Einwandern "fremder" Individuen können neue Allele in Population eingebracht werden
· Durch Abwandern können seltene Allelkombinationen verloren gehen
· Nichtzufällige Paarung:
· In natürlichen Populationen herrscht keine Panmixie, da Wahrscheinlichkeit größer ist, dass ich benachbarte Individuen paaren
· Oft sind Populationen über ein großes Gebiet in kleinere Populationen unterteilt
· Solche Teilpopulationen nennt man Dem
· Genaustausch innerhalb eines Dems ist dabei größer als Genaustausch zwischen Demen
· Selektion:
· Bewirkt, dass bestimmte Individuen mehr Nachkommen erzeugen als andere und demzufolge mehr Gene zum Genpool der Folgegeneration beitragen
· Höhere Fortpflanzungserfolg haben die, die besser an Umwelt angepasst sind--> die Ressourcen besser nutzen
· Ist der einzige gerichtete (adaptive) Evolutionsfaktor
· Die durch Mutation und Rekombination zufällig erzeugte Variationen werden durch Selektion begünstigt oder benachteiligt
· Der Beitrag eines bestimmten Genotyps zum Genpool der Folgegeneration wird also nicht dem Zufall überlassen
· Ob ein Allel einen guten oder schlechten Anpassungswert hat ist Umweltabhängig
· Ein Allel kann in best. Umfeld nützlich sein in einem anderen dagegen schädlich oder neutral
· Deswegen mindert Verringerung genetische Variabilität Chance einer Population eine Änderung der Umweltbedingungen zu überstehen
· Es gibt Mechanismen die für eine Erhaltung der genetischen Variabilität sorgen:
· Rezessivität versus Dominanz (Diploidie):
· Rezessive Allele (heterozygot) ist für Selektion unangreifbar, da es Phänotypisch nicht ausgeprägt ist
· Unter anderen Umweltbedingungen kämen Allele dann von Vorteil sein
· Balancierter Polymorphismus:
· Wenn zwei Phänotypen nebeneinander leben
· Großer Schnabel und Kleiner Schnabel
· Werden Heterozygote bevorzugt spricht man von Heterosiseffekt--> Sichelzellenanämie
· Aa--> Tod Aa--> resistent
· -->Genetische Last, die eine Population zu tragen hat, wenn Heterozygote bevorzugt werden
Arten:
Sind potentielle Fortpflanzungsgemeinschaften, dh alle Angehörigen einer Art sind untereinander potentiell kreuzbar und bringen lebensfähige und fruchtbare Nachkommen hervor. Eine Art ist von anderen Arten reproduktiv isoliert
Population:
Ist eine räumlich zusammengehörende Gruppe von Individuen der gleichen Art, die sich untereinander fortpflanzen
Allelfrequenz:
Ist die Häufigkeit mit der bestimmte Allele, in der Population vertreten sind
Genpool:
Der gesamte Genbestand einer Population. Also sämtliche Allele aller Individuen einer Population
Endemisch:
Arten dei nur in einem bestimmten Bereich Leben können
· Adaptive Radiation:
· Darwin- Finken unterscheiden sich auffallen in Form und Größe der Schnäbel
· Finkenarten--> endemisch
· Erstaunliche Vielfalt in Nahrungsauswahl
· Schnabelform ist also spezielles Anpassungsmerkmal an das jeweilige Nahrungsangebot
· Mit Zunahme der Individuenzahl und Aufkommen innerartlicher Konkurrenz, werden Populationen an vorherrschende ökologische Bedingungen (unterschied.
Nahrungsquellen) evolutiv angepasst
· Es findet Einnischung statt
· Leben ohne Zwischenartliche Konkurrenz als Erstbesiedler
· Erst wenn neue Arten mit ursprünglicher Population vermischt werden
· Vorgang der Aufspaltung einer Population in mehrere Unterarten und Arten unter gleichzeitiger Ausbildung verschiedener ökologischer Nischen bezeichnet man als Adaptive Radiaton
· Unablässig entstehen Populationen durch Mutation und Rekombination neue Phänotypen
· Gelangt Population in eine neue konkurrenzfreien Lebensraum, so erweist sich ständige Neukombination von Allelen als Mechanismus, der den Anpassungsprozess ermöglicht
· Aufspaltung einer Art in mehrere eng verwandte Arten--> Adaptive Radiation
· Kann auftreten wenn Individuen einer Art auf wenig genutzten Lebensraum treffen, der viele verschiedene Teillebensräume bietet
· wenig bzw. keine Konkurrenz durch andere Arten existiert
· Sexuelle Selektion:
· Wenn Männchen und Weibchen einer Art dieselbe allgemeinen Lebensgewohnheiten aufweisen, sich aber in Gestalt, Farbe oder Körperschmuck unterscheiden wurde dies durch sexuelle Selektion bewirkt
· Unterschiedliches Aussehen der Geschlechter--> Sexualdimorphismus
· Zwei Selektionsformen:
· 1. Intrasexuelle Selektion:
· den Kampf der Männchen um den Zugang zu Weibchen oder zu Ressourcen, die für Weibchen und deren Jungen überlebensnotwendig sind--> kampfkräftig
· 2. intersexuelle Selektion:
· Wahl der Paarungspartner durch Weibchen--> Eigenschaften die Überlebensfähigkeit signalisieren
· Tarnung, Warnung--> Mimikry:
· Merkmale, die vor Fressfeinden schützen verschaffen Selektionsvorteil
· Viele Tierarten haben Körperfärbung mit der sie in ihrem Lebensraum gut getarnt sind
· Gleicht ein Organismus in Form und Farbe Objekten ins seiner Umgebung, die für Fressfeinde bedeutungslos sind, so bezeichnet man dies als Mimese
· Wehrhafte Tiere sind häufig auffällig gefärbt
· Machen Gefährlichkeit durch Warntracht deutlich--> Wespen
· Fressfeinde, die Erfahrungen mit wehrhaften Tieren hatten erkennen Merkmale und meiden sie
· Nachahmung von Warnsignalen durch wehrlose Arten schützt vor Fressfeinden und heißt Mimikry (Scheinwarntracht)
· Artbildung (Speziation):
· Arten entstehen hauptsächlich durch allopatrische Artbildung
· Einige Individuen einer Population werden räumlich vom Rest der Ausgangspopulation getrennt (geografische Separation) und entwickeln sich dadurch bedingt unterschiedlich weiter
· Ausgangspopulation--> Separation-->Divergente Entwicklung-->zwei Arten, die reproduktiv voneinander isoliert sind
· Separation (Auftrennung des Genpools) tritt auf, wenn Gründerindividuen neue Population bilden oder Umweltänderungen zur räumlichen Aufspaltung führen
· Teilpopulationen weisen immer mehr Merkmalsunterschiede auf, weil Populationen Gene/Allele aus Ausgangspopulation nur in geringer Häufigkeit oder gar nicht besitzen
· Unterschiedliche Mutationen treten auf
· Unterschiedliche Umweltbedingungen und anderer Selektionsdruck herrscht
· Der Zufall wirkt
· Stammart kann sich in viele an unterschiedliche Lebensbedingungen angepasste Arten aufteilen
· Selektion:
· Natürliche Auslese
· Gibt Evolution eine Richtung vor
· Allelhäufigkeit im Genpool wird durch Mutation, Selektion und Rekombination verändert
· Mutation und Rekombination-->richtungslos
· Selektion-->gerichtet
· Selektion setzt am Phänotyp an
· Diejenigen Individuen, die besser mit Umweltbedingungen zurecht kommen können mehr Nachkommen erzeugen
· Bringen mehr von ihren Allelen in Genpool ein--> verändern Frequenz zu ihren Gunsten
· Beitrag eines Individuums: Fitness
· Fitness ist Fortpflanzungserfolg
· Natürlich Selektion erfolgt durch Wechselwirkung zwischen der in einer Population vorhandenen Variabilität und der Umwelt
· Stabilisierende Selektion:
· Genpool der Population bleibt
· Survival of the fittest
· Lebende Fossilien
· -->Ginko, Krokodile
· es werden extreme Phänotypen an beiden Enden der Merkmalsverteilung eliminiert
· durchschnittliche Individuen werden begünstigt
· führt zur Verringerung der Merkmalsvarianz
· Gerichtete Selektion:
· Ändern sich Umweltverhältnisse oder ist Population nicht optimal an Umwelt angepasst, können neue Phänotypen bevorzugt werden
· Selektionswert vorhandener Allele verändert sich und damit der Genpool
· Allmähliche Artumwandlung
· Aufspaltende Selektion:
· Trennung von Population
· Balancierter Polymorphismus
· Auslese findet statt (mittlerer Schnabel)
· Extreme Phänotypen an beiden Enden der Merkmalsverteilung bevorzugt
· -->disruptive Selektion
· Abiotische Selektionsfaktoren:
· Einwirkung der Umwelt
· Kälte, Hitze, Trockenheit, Feuchtigkeit, Salzgehalt oder Lichtmangel
· Biotische Selektionsfaktoren:
· Einflüsse die von anderen Lebewesen ausgehen
· Zwischenartliche Selektion: durch Fressfeinde/Parasiten
· Innerartliche Selektion: Konkurrenz um Nahrung, Geschlechtspartner
· Ökologische Isolation:
· Finken isolieren sich geografisch von Stammpopulation
· Auf neuer Insel keine Konkurrenten
· Durch Mutation bilden sich neue ökologische Nischen
· Neues Merkmal war bei Weitergabe der Gene bevorzugt
· Innerhalb des gemeinsamen Lebensraumes hat jede Art bestimmte Umweltgegebenheiten in besonderer Weise genutzt
· Durch Nischenbildung voneinander isoliert
· Aufspaltung einer Population in Unterarten und Arten unter Bildung neuer ökologischer Nischen heißt adaptive Radiation
· Entstehung von Rassen und Arten durch isolierende Faktoren:
· Zwar kann gerichtete Selektion Lebewesen so verändern, dass sich Arten wandeln, damit aus einer Ausgangsart aber zwei oder mehrere Arten entstehen können , ist genetische Isolation die Voraussetzung
· Stammesentwicklung (Phylogenie):
· Evolution führt zu tiefgreifenden Unterschieden zwischen Organismen
· Organismen-->Familien-->Ordnungen-->Klassen-->Stämme
· Arten-->Gattungen-->Familien-->Ordnungen-->Klassen-->Stämme
· Z.B. Haushund+ Wolf= selbe Gattung
· -->Familie Canidae --> Ordnung der Raubtiere--> Klasse der Säugetiere--> Stamm der Wirbeltiere
· Taxonomie-> beschäftigt sich mit Benennung und Klassifizierung von Arten
· Taxon: Gruppe von Organismen die eine auf Verwandtschaft beruhende Einheit bilden (Arten, Gattung.
..)
· Verwandtschaft und phylogenetische Abläufe erfolgen in einem Stammbaum
· Plesiomorphie: ursprüngliches Merkmal
· Apomorphie: Evolutiv neues Merkmal
· Stammart: Art die sich durch Speziation Auflöst in zwei Folgearten
· Schwestergruppe: zwei Taxa, die nur einen gemeinsamen Vorfahren besitzen
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