Einführung in die Evolution

Was ist Evolution

• Evolution ist der biologische Prozess, durch den Lebewesen sich über lange Zeiträume verändern und an ihre Umwelt anpassen.
• Diese Veränderungen geschehen durch genetische Variation, Mutation, natürliche Selektion und andere Mechanismen.
• Charles Darwin beschrieb die Evolution vor allem mit seiner Theorie der natürlichen Selektion.
• Die Theorie erklärt, wie sich die Vielfalt des Lebens auf der Erde entwickelt hat – von einfachen, einzelligen Organismen bis zu komplexen Lebewesen wie Pflanzen, Tieren und Menschen.

Evolutionsfaktoren

• Selektion ist ein zentraler Mechanismus der Evolution.
• Individuen einer Art haben aufgrund ihrer Merkmale eine höhere Überlebens- und Fortpflanzungschance als andere.
• Vorteilhafte Eigenschaften setzen sich über Generationen hinweg durch.
• Organismen mit vorteilhaften Eigenschaften werden bevorzugt, was das Überleben und die Fortpflanzungschancen erhöht.
• Giraffen mit langen Hälsen erreichen mehr Nahrung, überleben häufiger und geben ihre Gene weiter.
• Mutation sind zufällige Veränderungen im Erbgut (DNA).
• Sie lassen neue Gene und Merkmale entstehen und sind der wichtigste Ursprung genetischer Vielfalt.
• Eine Mutation kann eine Maus mit dunklerem Fell hervorbringen, die auf dunklem Boden besser getarnt ist und eher überlebt.
• Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung werden Gene von zwei Elternteilen kombiniert.
• Dadurch entstehen neue individuelle Merkmalskombinationen, die die genetische Vielfalt innerhalb einer Population erhöhen.
• Zwei Vögel mit leicht unterschiedlichen Schnabelformen haben Nachkommen mit einer neuen, möglicherweise besser angepassten Schnabelform.
• Rekombination findet während der Meiose statt (Zellteilung zur Bildung von Keimzellen) und sorgt für eine zufällige Neuverteilung des genetischen Materials.
• Jedes Kind hat eine einzigartige Kombination der Gene seiner Eltern, weil die Gene immer wieder neu kombiniert werden.
• Diese Faktoren sorgen dafür, dass sich Organismen über Generationen hinweg verändern und an ihre Umwelt anpassen.

Homologie – Ähnlichkeit durch gemeinsame Abstammung

• Homologie beschreibt die Ähnlichkeit von Strukturen oder Organen bei verschiedenen Lebewesen, die auf eine gemeinsame Abstammung zurückzuführen ist.
• Homologe Merkmale haben denselben evolutionären Ursprung, können sich aber durch Anpassung an unterschiedliche Umweltbedingungen verändern.
• Beispiele: Mensch (Arm), Wal (Flosse), Fledermaus (Flügel), Pferd (Bein).
  • Alle haben den gleichen Grundbauplan mit Oberarmknochen, Elle, Speiche, Handwurzel- und Fingerknochen.
  • Die Funktion ist jedoch unterschiedlich: Greifen, Schwimmen, Fliegen, Laufen.
  • Dies zeigt, dass alle diese Tiere einen gemeinsamen Vorfahren hatten, bei dem dieser Knochenbau bereits vorhanden war.

Analogie – Ähnlichkeit durch gleiche Funktion, nicht durch gemeinsame Abstammung

• Analogie beschreibt Strukturen oder Organe bei verschiedenen Lebewesen, die sich ähneln, weil sie die gleiche Funktion erfüllen, aber keinen gemeinsamen evolutionären Ursprung haben.
• Diese Ähnlichkeiten entstehen durch konvergente Evolution, bei der sich Organismen unabhängig voneinander an ähnliche Umweltbedingungen anpassen.
• Beispiel: Flügel von Vögeln und Insekten, die dem Fliegen dienen, aber völlig unterschiedliche Bauweisen haben (Vogelflügel aus einer dünnen, chitinhaltigen Membran).

Charles Darwins Theorie (Darwinismus)

• "Evolution durch natürliche Selektion": Arten verändern sich durch Zufallsmutationen und Selektion, nicht durch aktives Anpassen.
• Grundprinzipien:
  • Variation: Individuen einer Art unterscheiden sich zufällig in ihren Merkmalen.
  • Konkurrenz und Selektion: Nur die am besten angepassten Individuen überleben ("Survival of the fittest").
  • Vererbung: Die vorteilhaften Merkmale werden an die Nachkommen weitergegeben.
  • Langsame Veränderung: Über viele Generationen hinweg entstehen neue Arten.
• Beispiel: Manche Giraffen haben zufällig etwas längere Hälse, überleben besser, weil sie höhere Blätter erreichen, und pflanzen sich erfolgreicher fort; nach vielen Generationen haben alle Giraffen lange Hälse.

Lamarcks Theorie (Lamarckismus)

• „Vererbung erworbener Eigenschaften": Lebewesen passen sich aktiv an ihre Umwelt an und geben diese Anpassung an ihre Nachkommen weiter.
• Grundprinzipien:
  • Gebrauch und Nichtgebrauch: Oft genutzte Organe entwickeln sich weiter, wenig genutzte verkümmern.
  • Vererbung erworbener Merkmale: Eigenschaften, die ein Lebewesen während seines Lebens erwirbt, werden weitergegeben.
• Heute wissen wir, dass erworbene Merkmale nicht genetisch vererbt werden können.

Biologischer Artbegriff und Artbildung

• Biologischer Artbegriff: Eine Art ist eine Gruppe von Lebewesen, die sich untereinander fortpflanzen können und dabei fruchtbare Nachkommen erzeugen.
• Pferde und Esel können sich zwar paaren und Maultiere zeugen, aber diese Nachkommen sind unfruchtbar. Daher gehören Pferde und Esel zu verschiedenen Arten.
• Merkmale:
  • Individuen einer Art haben eine gemeinsame Fortpflanzungsgemeinschaft.
  • Die Fortpflanzung ist natürlich möglich (keine künstliche Kreuzung).
  • Die Nachkommen sind fruchtbar.
• Artbildung (Speziation): Aus einer Ursprungsart entstehen neue Arten.
• Dies geschieht oft durch evolutionäre Veränderungen und reproduktive Isolation.
• Arten der Artbildung:
  • Allopatrische Artbildung (geografische Isolation): Eine Population wird durch eine geografische Barriere getrennt. Die getrennten Gruppen entwickeln sich unabhängig weiter und passen sich unterschiedlichen Umweltbedingungen an. Nach langer Zeit können sie sich nicht mehr untereinander fortpflanzen – neue Arten entstehen.
  • Parapatrische Artbildung (teilweise Trennung): Populationen leben in benachbarten Regionen, haben aber unterschiedliche Umweltbedingungen.

Das Schnabeltier als Brückentier (Mosaikform)

• Das Schnabeltier ist ein klassisches Beispiel für ein Brückentier bzw. eine Mosaikform.
• Es vereint Merkmale verschiedener Gruppen (Reptilien, Säugetiere, Vögel) und zeigt so evolutionäre Übergänge.
• Ein Brückentier oder eine Mosaikform ist ein Lebewesen, das Merkmale verschiedener Tiergruppen in sich vereint.
• Es wird als Beweis für die Evolution betrachtet, da es Übergänge zwischen unterschiedlichen Entwicklungslinien gibt.
• Das Schnabeltier zeigt Merkmale von drei verschiedenen Tiergruppen:
  • Säugetiere: Milchdrüsen, Fell, dreiteiliges Gehörknöchelsystem.
  • Reptilien: Eierlegend, Kloake, Giftsperren an den Hinterbeinen.
  • Vögel: Schnabel.