Einführung in die Evolution

Okay, hier sind aktualisierte Lernzettel mit den neuen aufgenommenen Informationen:

Evolution – Allgemein

• Evolution bezeichnet die Veränderung vererbbarer Merkmale einer Population von Lebewesen über Generationen.
• Diese Merkmale sind in Genen kodiert, die bei der Fortpflanzung kopiert und an Nachkommen weitergegeben werden.
• Mutationen erzeugen unterschiedliche Varianten (Allele) von Genen, die veränderte oder neue Merkmale verursachen können.
• Genetische Variabilität zwischen Individuen entsteht durch diese Varianten und Rekombinationen.

Wann findet Evolution statt?

• Evolution tritt auf, wenn sich die Häufigkeit von Allelen in einer Population ändert (Veränderung der Allelfrequenz).
• Dies geschieht durch natürliche Selektion (unterschiedliche Überlebens- und Reproduktionsraten) oder zufällig durch Gendrift.
• Eine vorteilhafte zufällige Mutation setzt sich durch und führt zur Anpassung der Art.

Asexuelle und sexuelle Fortpflanzung

• Asexuelle Organismen weisen weniger Variabilität auf als sexuell fortpflanzende.

Was ist das Ziel der Evolution?

• Evolution beschreibt die Entstehung der Vielfalt des Lebens auf der Erde von ihren Anfängen bis heute.
• Sie umfasst die Vielfalt innerhalb einer Art und dient als Ausgangsmaterial für weitere Evolution.

Morphologischer Artbegriff

• Eine Art wird definiert als eine Gruppe von Lebewesen, die in wesentlichen Merkmalen übereinstimmen.
• Beispiele für diese Merkmale sind Knochenbau, Gebiss, Verhalten und Kommunikation.
• Carl von Linné nutzte Merkmale des Körperbaus zur Artzuordnung.
• Nach diesem Konzept gehören alle Lebewesen zu einer Art, die in wesentlichen Körpermerkmalen übereinstimmen.
• Tiere werden oft anhand äußerer Merkmale klassifiziert, Wirbeltiere anhand von Skelettmerkmalen und Pflanzen anhand der Blütenstruktur.
• Es ist nicht immer möglich, Organismen eindeutig einer Art zuzuordnen.

Genetischer/Biologischer Artbegriff

• Eine Art wird definiert als eine Gruppe von Individuen, die eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden und genetisch von anderen Gruppen/Arten isoliert sind.
• Die Gene einer Art bilden einen gemeinsamen Genpool.
• Alle Individuen, die sich untereinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen zeugen können, werden als eine Art betrachtet.
• Individuen verschiedener Arten können sich nicht fortpflanzen oder ihre Nachkommen sind unfruchtbar.

Unterart/Rasse

• Eine Unterart/Rasse ist eine Gruppe von Individuen mit gemeinsamen Merkmalen, die sich von anderen Individuen derselben Art unterscheiden.
• Diese Individuen bilden keine Fortpflanzungsgemeinschaft miteinander, sind aber potentiell fortpflanzungsfähig.

Modifikatorische Variabilität

• Merkmale variieren durch Unterschiede in den Umweltfaktoren während des Wachstums, bekannt als Modifikation.
• Unterschiedliche Formen, Größen oder Farben einer Kartoffelsorte durch variierende Boden- und Witterungsverhältnisse veranschaulichen dies.

Genetische Variabilität

• Die genetische Variabilität einer Population wird durch die Gesamtheit aller Gene (den Genpool) bestimmt.
• Mutation und Rekombination erhöhen diese Variabilität.

Mutation

• Mutation ist eine dauerhafte Veränderung der Erbinformation.
• Sie kann zur Entstehung neuer Allele führen.
• Nur Mutationen in Keimzellen werden an nachfolgende Generationen weitergegeben.
• Mutationen sind relativ selten, mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 10^-6 pro Genort und Generationszyklus.
• Beim Menschen ist schätzungsweise jede 33. Keimzelle betroffen, und jeder 16. Mensch erbt ein mutiertes Allel.

Rekombination

• Rekombination kombiniert existierende Allele neu durch Zufallsverteilung der Chromosomen in der Meiose und bei der Befruchtung.
• Beim Menschen sind 70 Billionen Kombinationen möglich.
• Crossing-Over erhöht die Variabilität zusätzlich.

Entstehung verschiedener Merkmalsausprägungen

• Intraspezifische Konkurrenz nach der Vermehrung führt dazu, dass Individuen sich an andere ökologische Nischen anpassen.
• Vorteilhafte Veränderungen setzen sich durch Selektion durch.

Isolation

• Isolation ist wichtig für die Ausbildung verschiedener Merkmale innerhalb einer Art.
• Die Aufspaltung der Art ist davon abhängig, da keine Paarung und Mischung von spezifisch ausgeprägten Merkmalen möglich ist.
• Unterschiedliche Entwicklung durch Anpassung an isolierte Nischen führt zur genetischen Artgrenze.
• Es findet keine Fortpflanzung mehr statt.

Galapagos-Finken

• Die Galapagos-Finken (Gattung "Geospiza") besiedelten ein Gebiet.
• Fehlende Feinde und freie ökologische Nischen führten zu einer starken Zunahme der Körnerfresser.
• Der zunehmende Konkurrenzdruck bezüglich Nahrung und Lebensraum führte zu einer Variabilität der Schnabelformen.
• Zusätzliche Mutationen und Neukombinationen führten dazu, dass einzelne Finken stärker veränderte Schnäbel entwickelten, um neue Nahrungsquellen zu erschließen.
• Weniger Konkurrenzdruck und das Merkmal wurden durch Selektion begünstigt.
• Gene konnten bevorzugt weitergegeben und sich neue/freie ökologische Nischen erschließen.

Aktualitätsprinzip

• Annahme, dass dieselben Faktoren, die in der Vergangenheit wirksam waren, auch in der Gegenwart nachweisbar sind.
• Ein Beispiel hierfür sind Nahrungsressourcen.

Adaptive Radiation

• Adaptive Radiation beschreibt die Aufspaltung einer Stammart in zahlreiche neue Arten.
• Dies geschieht durch die Anpassung an verschiedene ökologische Bedingungen.
• Es ist die evolutionäre Entwicklung, bei der aus einer Tier- oder Pflanzenart (Gründerart) mehrere verschiedene Arten entstehen.

Welchen Vorgang Beschreibt die Adaptive Radiation?

• Adaptive Radiation ist ein Prozess, bei dem sich mehrere spezialisierte Teilpopulationen aus einer wenig spezialisierten Gründerart entwickeln.
• Diese Entwicklung wird durch Anpassung an spezielle Umweltbedingungen ausgelöst.

Adaptiver Radiation Begriff

• Adaptive Radiation bezeichnet das Hervorgehen zahlreicher Arten aus einer kleinen Stammgruppe innerhalb eines geologisch kurzen Zeitraums.
• Dieses Phänomen ist besonders gut bei der Evolution der Säugetiere sichtbar.

Entstehung der Säugetiere

• Säugetiere entstanden vor etwa 170 Millionen Jahren während des Jura-Zeitalters.
• Zu den neuen Merkmalen gehörten Milchdrüsen, ein sekundäres Kiefergelenk, Homoiothermie und ein isolierendes Hautkleid.
• Frühe Säugetiere waren meist mäuse- bis rattengroß, nachtaktiv und ernährten sich von Insekten.
• Vor 66 Millionen Jahren (Beginn des Tertiärs) nahm die Formenvielfalt der Säugetiere erheblich zu.
• Innerhalb kurzer Zeit entstanden zahlreiche Arten mit unterschiedlichen Erscheinungsformen und Lebensraumanpassungen.

Entstehung adaptiver Radiation

• Adaptive Radiation kann auftreten, wenn Lebensräume unbesetzt sind.
• Dies geschah am Ende der Kreidezeit, als viele Tierarten aufgrund drastischer Umweltveränderungen ausstarben.
• Frei werdende Lebensräume wurden im Tertiär von vielen neu entstandenen Säugetieren eingenommen.
• Neue Arten sind durch spezielle Merkmale angepasst.
• Die verschiedenen Arten bildeten unterschiedliche ökologische Nischen aus.

Geschwindigkeit der Artbildung

• Die Geschwindigkeit der Artbildung variiert im Laufe der Erdgeschichte stark.
• Artbildung erfolgt rasch, wenn die Voraussetzungen für adaptive Radiation gegeben sind.
• Sobald viele neue Einnischungen stattgefunden haben, verlangsamt sich die Artbildung.
• Neu entstehende Arten konkurrieren mit bereits existierenden Arten.
• Arten verändern sich kaum, wenn Umweltfaktoren konstant bleiben.

Prozess der adaptiven Radiation

• Entstehende Teilpopulationen passen sich an verschiedene Umweltbedingungen an und spezialisieren sich auf diese ökologische Nischen.
• Die Teilpopulationen pflanzen sich nicht mehr miteinander fort (Separation).
• Die Teilpopulationen entwickeln sich unabhängig voneinander und unterscheiden sich mit der Zeit auch genetisch.
• Wenn Lebewesen sich nicht mehr miteinander fortpflanzen können (reproduktive Isolation), sind neue Arten entstanden.

Adaptive Radiation der Darwinfinken

• Die Stammformen dieser Vogelgruppe erreichten die vulkanischen Galapagosinseln.
• Dort fanden sie viele unbelebte Lebensräume und ungenutzte Nahrungsressourcen.
• Durch Einnischung entwickelten sie sich zu 14 verschiedenen Arten.
• Ihr Körperbau passte sich an unterschiedliche Lebensräume und Ernährungsweisen an.

Adaptive Radiation bei Pflanzen

• Farnpflanzen wurden durch die Anpassung an das Landleben weitgehend von den Nacktsamern abgelöst.
• Zu den Nacktsamern gehörten vor allem Nadelbäume.
• Auf die ursprünglichen Nacktsamer folgten die Bedecktsamer als dominierende Gruppe.
• Seit der späten Kreidezeit durchliefen sie eine adaptive Radiation.
• Heute gibt es 250.000 Bedecktsamer-, aber nur noch 12.000 Farnpflanzen- und 800 Nacktsamerarten.

Adaptive Radiation – Besiedlung eines neuen Lebensraums

• Beginnt mit der Besiedlung eines neuen Lebensraums durch eine Stammart.
• Die Stammart ist meist wenig spezialisiert.
• Wenn es wenige Fressfeinde, viel Nahrung und kaum Konkurrenz gibt, können sie sich schnell vermehren.

Adaptive Radiation – Intraspezifische Konkurrenz und Einnischung

• Wenn es zu viele Individuen einer Art gibt, kommt es zu intraspezifischer Konkurrenz um Nahrung und Lebensraum.
• Dies führt zu Selektionsdruck.
• Einzelne Individuen spezialisieren sich auf eine bestimmte Nahrung (ökologische Nische).
• Dadurch haben sie einen Selektionsvorteil (Einnischung).

Adaptive Radiation – Separation

• Im nächsten Schritt passen sich die verschiedenen Individuen immer stärker an bestimmte Umweltbedingungen an.
• Dadurch unterscheiden sie sich auch deutlicher voneinander.
• Auch räumlich getrennt voneinander auf (Geografische Isolation).
• Dadurch bilden sich aus der ursprünglichen Stammart nun verschiedene Teilpopulationen (Separation).
• Die Gründe dafür können Mutation, Rekombination, Gendrift oder Selektionsfaktoren sein.

Adaptive Radiation –Reproduktive Isolation und Artbildung

• Verschiedene Arten können sich zwischen einander nicht mehr fortpflanzen oder haben nur unfruchtbare Nachkommen (reproduktive Isolation).
• Die genetisch und morphologisch unterschiedlichen Arten, entstehen.
• Die neuen Teilpopulationen stehen nicht mehr in Konkurrenz zueinander und besetzen unterschiedliche ökologische Nischen (Koexistenz).
• Wenn 2 Arten die gleiche ökologische Nische besetzen, konkurrieren sie (Konkurrenzausschlussprinzip).
• Somit würde sich eine der Arten weiter anpassen und sich eine andere ökologische Nische suchen (Konkurrenzvermeidung).
• Wenn Art die adaptive Radiation öfter durchläuft,dann entwickeln sich mehrere verschiedene Arten aus ursprünglicher Gründerart.
• Jede neu entstandene Art besetzt eigene ökologische Nische.

Carl Von Linne

• Carl von Linné entwickelte im 18. Jahrhundert ein System, um die Vielfalt der Lebensformen zu ordnen.
• Er beschrieb in seinem Werk "Systema naturae" über 7000 Pflanzen- und 5890 Tierarten.
• Linné klassifizierte Organismen, indem er sie in Kategorien wie Art, Gattung, Ordnung, Klasse und Reich einteilte.
• Dies begründete die biologische Systematik

Systematische Kategorien

• Die Grundeinheit der biologischen Systematik ist die Art.
• Arten lassen sich aufgrund äußerer Gestalt und inneren Baus in Gruppen einteilen.
• Innerhalb einer Gruppe ähneln sich die Lebewesen in ihrem Grundbauplan.

Gattung, Famillie, Klasse und Unterstamm

• Arten wie Löwe und Tiger sind sich im Körperbau ähnlich und gehören zur selben Gattung: Großkatzen.
• Verschiedene Katzenarten bilden die Familie der Katzenartigen.
• Mehrere Familien (z.B. Bären, Marder, Hundeartige) bilden die Ordnung der Raubtiere.
• Raubtiere, Rüsseltiere und Hasen werden zur Klasse der Säugetiere zusammengefasst.
• Säugetiere gehören zum Unterstamm der Wirbeltiere.
• Das System der Lebewesen beruht auf abgestufter Ähnlichkeit.

Wissenschaftliche Nomenklatur

• Linné führte die binäre Nomenklatur zur wissenschaftlichen Benennung der Arten ein.
• Jede Art erhielt einen Doppelnamen aus lateinischen oder latinisierten Wörtern.
• Der erste Teil des Artnamens gibt die Gattung an.
• Der zweite Teil unterscheidet verschiedene Arten derselben Gattung.
• In wissenschaftlichen Publikationen werden der Name des Erstbeschreibers und das Jahr der Erstbeschreibung angefügt.
• Die Prioritätsregel besagt, dass stets der Name der Erstbeschreibung gilt.

Künstliches System der Lebewesen

• Zunächst wurden äußere, leicht erkennbare Merkmale zur Einteilung der Lebewesen herangezogen.
• Wale wurden fälschlicherweise aufgrund ihrer Körpergestalt lange den Fischen zugeordnet.
• Genauere Untersuchungen zeigten, dass es sich um an das Wasserleben angepasste Säugetiere handelt.
• Das auf äußeren Merkmalen beruhende System wird als künstliches System bezeichnet.

Natürliches System der Lebewesen

• Heute ordnet man Organismen nach dem Grad ihrer Verwandtschaft.
• Die systematischen Kategorien sind Verwandtschaftsgruppen.
• Alle Mitglieder einer solchen Gruppe haben dieselben Vorfahren.
• Das System beruht auf der Feststellung von Organismen, die zu einer begrenzten Verwandtschaft gehören.
• Dazu werden die Morphologie, Anatomie sowie die Molekularbiologie herangezogen.
• Sequenzanalysen sind wichtig zur Feststellung von Verwandtschaftsbeziehungen.

Unveränerlichkeit der Arten

• Carl von Linné führte nur wenige tausend Arten auf und war von dessen Unveränderlichkeit überzeugt.
• Die Vorstellung einer Artkonstanz war bis ins 18. Jahrhundert eine gültige Lehrmeinung.
• Sie wurde aus den biblischen Schöpfungsberichten abgeleitet.
• Danach wurde die Erde mit ihrer Vielfalt an unveränderlichen Lebewesen innerhalb einer Woche von Gott erschaffen.
• Die Anzahl der Arten ist seit der Schöpfung konstant.

Artenwandel und Evolution

• Gegen Ende des 18. Jahrhunderts wurde die Veränderlichkeit von Arten in Betracht gezogen.
• Man nahm an, dass sich Merkmale innerhalb einer Art verändern und dass diese Veränderung die Entstehung neuer Arten ermöglicht.
• Es gibt viele Nachweise von Artenwandel, so die Feststellung, dass Landwirbeltiere aus Fischvorfahren und Vögel aus Dinosauriern hervorgingen.
• Die Evolutionstheorie erklärt die Artenvielfalt als Ergebnis eines allmählichen Entwicklungsprozesses.

George Catastrophe Theory

• George Cuvier verglich mit Katastrophentheorie rezenter Tierarten.
• Seine anatomischen Kenntnisse erlaubten es ihm, fossil erhaltene Reste von Lebewesen einer systematischen Gruppe zuzuordnen.
• Er rekonstruierte ausgestorbene Tiere auf der Basis einzelner Knochenfunde.
• So deutete er fossile nordamerikanische Säugetierknochen als Überreste eines ausgestorbenen Elefanten.
• Bei seinen Forschungsarbeiten fand er außerdem heraus, dass im Verlauf der geologischen Epochen ganz unterschiedliche Tiere gelebt haben.
• Er erkannte, dass in jüngeren Gesteinsschichten neue Arten auftauchten, aber auch bereits bestehende Arten wieder verschwunden waren.

George Catastrophe Theory

• Er erklärte dies damit, dass in der Erdgeschichte immer wieder räumlich begrenzte Naturkatastrophen nach Art der Sintflut auftraten, die die Lebewesen ganzer Landstriche größtenteils vernichteten.
• Da Cuvier von der Artkonstanz überzeugt war, erklärte er die Neubesiedelung der Lebensräume damit, dass einige Zeit nach der Naturkatastrophe andersartige Organismen aus anderen Gegenden einwanderten.

Aktualitätsprinzip

• Die Katastrophentheorie wurde teilweise widerlegt, insbesondere durch Charles Lyell.
• Nach ihm verlaufen Veränderungen der Erdoberfläche langsam, aber stetig.
• Er ging davon aus, dass Kräfte, die aktuell die Erde umgestalten, auch in früheren geologischen Epochen wirksam waren.
• Dies ist ein wichtiger Bestandteil des Aktualitätsprinzips.
• Er belegte durch seine Forschung, dass diese Vorgänge ausreichen, um die gegenwärtige Gestalt der Erdoberfläche zu erklären.
• Demzufolge wären keine Naturkatastrophen erforderlich, um tiefgreifende Veränderungen in der Erdgeschichte zu erklären.

Lamarck-Ansicht

• Wie Cuvier erkannte auch Lamarck die Ähnlichkeit von Tierbauplänen und stellte Stammbäume auf.
• In seinem Buch »Philosophie zoologique« (1809) vertrat er eine Stammesentwicklung der Organismen.
• Danach stammen die heutigen Arten von früher existierenden Lebewesen ab.
• Diese Vorstellung steht in erheblichem Widerspruch zur Auffassung der Artenkonstanz.

Lamarck Evolution

• Lebewesen passen sich durch Gebrauch oder Nichtgebrauch ihrer Organe an ihre Umwelterfordernisse an.
• Solche individuell erworbenen Anpassungen vererben sich auf die Nachkommen.
• Bei diesen Umbildungen ist ein inneres Bedürfnis wirksam, ein Vervollkommnungstrieb, der die Lebewesen auf die jeweiligen Anforderungen ihres Lebensraums und ihrer Lebensweise hin ausrichtet.

Ausbildung und Zurrückbildung

• Nach Lamarcks Hypothese wäre bspw. der lange Hals der Giraffe entstanden, weil ihre Vorfahren als Laubfresser den Hals immer höher nach den Zweigen von Bäumen streckten.
• Der Hals habe sich zunehmend verlängert, und Merkmal sei an Nachkommen vererbt worden.
• So sei im Laufe der Generationen die heutige Gestalt der Tiere zustande gekommen.
• Umgekehrt sollte der Nichtgebrauch von Organen zur Verkümmerung führen; so sei z.B. die Rückbildung der Augen vieler Höhlentiere erfolgt.

Annahmen von Lamarck

• Alle Lebewesen wurden auf natürliche Weise auf dieser Erde hervorgebracht.
• Durch Urzeugung seien an günstigen Orten und unter günstigen Umständen einige wenige pflanzliche und tierische Urwesen entstanden.
• Im Verlauf genügend langer Zeiträume sollte die ganze Vielfalt der heutigen Lebewesen entstanden sein

Mechanismus hinter Lamarcks Evolutionstheorie

• Beträchtliche und anhaltende Veränderungen in den Umweltverhältnissen von Tieren bewirkten eine Veränderung der Bedürfnisse.
• Dies macht neue Tätigkeiten notwendig, um die neuen Bedürfnisse zu befriedigen und führte zu neuen Gewohnheiten.
• Damit werde entweder der häufigere und stärkere Gebrauch eines Organs notwendig, das sich entsprechend entwickelte und vergrößerte.
• Oder es werde der Gebrauch neuer Organe notwendig, die durch Anstrengung des inneren Gefühls entstünden.
• Anders verhalte es sich bei Nichtgebrauch eines Organs, dieses werde unmerklich schwächer und verschwinde schließlich ganz.

Lamarck und Genetik

• Lamarck's Hypothese wurde vor der Genetik aufgestellt.
• Die Genetik zeigt, dass Eigenschaften, die auf Umwelteinflüsse zurückgehen, normalweise nicht vererbt werden können.
• Allerdings gibt es gewisse "epigenetische" Veränderungen des Erbguts, die an die Folgegeneration weitergegeben werden können.

Haeckel Annahme

• Haeckel begeisterte sich für Darwins Werk zur Deszendenztheorie.
• und vertrat in Vorlesungen konsequent den Darwinschen Entwicklungsgedanken.
• Er bezog die Entstehung des Lebens und die Evolution des Menschen mit ein.
• Haeckels Werk war eine ausführliche Bearbeitung der Darwin'schen Evolutionstheorie (Generelle Morphologie der Organismen).
• Darin wurde die Evolutionslehre am Beispiel niederer Meerestiere verifiziert.
• Haeckel wollte den Evolutionsgedanken allen Menschen vermitteln und hielt Darwinismus-Vorlesungen.
• Er erweiterte die Evolutionslehre auf Menschen und widersprach der biblischen Schöpfungslehre.
• Er wandte sich gegen das religiöse Dogma der Erschaffung des Menschen.
• Haeckel gilt als entschiedenster Vertreter der Evolutionstheorie in Deutschland.
• Er formulierte die "Biogenetische Grundregel" und versuchte die Evolutionstheorie auch auf den Menschen zu übertragen.

Wirken von Mayr

• Ernst Mayr war Hauptvertreter der synthetischen Evolutionstheorie.
• Diese erweiterte Darwins Selektionstheorie mit den Erkenntnissen der Genetik.
• Er schrieb grundlegende Arbeiten zur Systematik und entwickelte das Konzept der biologischen Art
• Mayr kritisierte verwirrende Gattungs- und Art-Bezeichnungen für Fossilien (frühe Verwandte von Homo sapiens).
• Vorfahren des Menschen der Gattung Homo zuordnen.

Bedeutung Mayr in der Biologie

• Ernst Mayr leitete eine revolutionäre Wende in der Biologie ein.
• Seine Arbeit prägte unser Verständnis von Artenbildung und evolutionären Prozessen.
• Mayr veröffentlichte viele Bücher und Artikel die die Genetik und Selektionstheorie verbindet, die Mendels und Darwins.

Ernst Mayr-Evolution

• Er erkannte, dass genetische Variation innerhalb (zwischen) einer Population für die Entwicklung neue Arten wichtig ist.
• Seiner Annahme nach half er die Ideen der Evolutionsbiologie und der Genetik zu verbinden, da diese einzelnt betrachtet wurden.

Auswirkungen von Mayr

• Mayr trug dazu bei, die genetischen Mechanismen (Genetische Erkenntnisse) weiterzuentwickeln.
• Durch seine Arbeit ist die Genetik in der Lage, detailliertere Aussagen über die Beeinflussung und die Veränderung der Merkmale zu machen.

Darwin im Bezug auf Evolution

• Erkenntnisse von Darwin: Variationen innerhalb der Gene.
• Evolution durch große, plötzliche Veränderungen/Mutationen.
• Konzept der Biologie und Genetik werden kombiniert: wie Merkmale von einer Generation in die nachste weitergegeben werden. /wieso Nachkommen bestimmte Merkmale erben.

Darwin und die Selektionstheorie

• Darwin sammelte viele Informationen zur Verbreitung von Tier- und Pflanzenarten sowie fossilen Lebewesen.
• Er befasste sich mit Beobachtungen aus der vergleichenden Anatomie. Diese sprachen für die Entwicklung heutiger Organismen aus früher existierenden Lebensformen.
• Sein Hauptwerk war »On the origin of species by means of natural selection«.
• Darwin ging davon aus, dass verschiedene Arten von gemeinsamen Vorfahren abstammen.
• Dies begründete gleichzeitig die Annahme der Ursachen für die Evolution der Organismen.

Selektion als Triebfeder der Evolution

• Darwin hatte beobachtet, dass bei Tierzüchtung eine Selektion durch Züchter erfolgt, die bestimmte Eigenschaften bevorzugen.
• So sind alle Haustaubenrassen aus einer wilden Stammform hervorgegangen (Felsentaube).
• Darwin nahm an, dass alle Darwinfinken von einer Stammart abstammen.
• seiner Ansicht nach hatten sich die verschiedenen Arten in Anpassung an unterschiedliche Nahrungsbedingungen auf den Inseln entwickelt.
• Je nach Nahrungsangebot entstanden körnerfressende Arten mit kräftigen oder insektenfressende mit schlanken Schnäbeln.

Darwins Überlegungen

• Darwins Überlegungen beziehen sich auf Konkurrenz und Ausleseprozesse innerhalb einer Art.
• Nachkommen variieren in ihren teilweise erblichen Merkmalen.
• Lebewesen erzeugen mehr Nachkommen als zur Arterhaltung notwendig wären.
• Für Arterhaltung würden 2 zur Fortpflanzung gelangende Nachkommen genügen.
• Die Individuenzahl einer Art bleibt in einem Lebensraum über längere Zeit konstant.
• Lebewesen konkurrieren um Lebensbedingungen, Nahrung, Lebensraum und Geschlechtspartner.

Darwins Schlussvolgerungen

• Wettbewerb ist ein »Kampf ums Dasein« (struggle for life), da notwendige Ressourcen begrenzt sind.
• Wettbewerb überstehen nur Individuen, die durch erbliche Merkmale am besten angepasst sind (Survival of the fittest).
• Ihre Merkmale geben sie an die nächste Generation weiter.
• Diese natürliche Auslese wird als natural selection bezeichnet.

Darwins Aussagen zur Selektionstheorie

• Jede Art hat aufgrund der geringen Nahrungsquellen mehr Nachkommen (Überproduktion).
• Innerhalb einer Art gibt es unterschiedliche Varietäten (Bau, Lebensweise, Verhalten).
• Veränderte Merkmale lassen sich gut vererben.
• Die Individuenzahl bleibt über längere Zeiträume konstant, d.h. die Populationen sind stabil.
• Die Sterblichkeitsrate muss folglich relativ hoch sein.
• Es ist wichtig, dass es innerhalb einer Art zu einem Kampf ums Dasein kommt (struggle for life).
• Träger vorteilhafter Merkmale überleben und geben ihre Anlagen an die nächste Generation weiter (natural selection).

Beweise für Darwins

• Ende 19. Jhd. sind weitere Indizien für die Evolutionslehre zusammenzutragen, darunter Befunde aus Entwicklungsbiologie sowie aus Tier- und Pflanzengeografie.
• Es vielen auf, dass in ökologisch ähnlichen Lebensräumen auf verschiedenen Kontinenten ganz unterschiedliche Tierarten die gleiche ökologische Nische besetzen.
• Maulwurf, Goldmull und Beutelmull sind an eine wühlende Lebensweise unter der Erde angepasst.
• Eine solche äußere Ähnlichkeit deutet darauf hin, dass in verschiedenen Tiergruppen vergleichbare Selektionsgeschehnisse stattfinden.

Darwin Beweis durch Fossilien

• Fossilien passen zusammen mit heute lebenden Arten in ein System der Lebewesen.
• Fossilien unterscheiden sich um so stärker von heutigen Formen, je älter sie sind.
• Vergleichbare Fossilien weisen viele Gemeinsamkeiten auf.
• Versteinerungen und Arten ähneln sich stark.

Synthetische Evolutionstheorie

• Zu Beginn des 20. Jahrhunderts vertiefte sich die Einsicht in die Ursachen der Evolution.
• Erkenntnisse aus der Genetik zeigten, dass die Information für die erblichen Merkmale eines Organismus in den Genen enthalten ist.
• Die moderne Evolutionstheorie baut auf Darwins Evolutionstheorie auf.
• Die Vereinigung des Darwinschen Gedankengebäudes mit Erkenntnissen der Genetik ergibt die heute in Biologie weithin anerkannte synthetische Evolutionstheorie.

Grundlagen evolutiver Veränderung

• Herzmuscheln einer Population zeigen beispielsweise unterschiedliche Schalenzeichnung und -formen.
• Jedes Tier in Zebraherden trägt ein individuelles Streifenmuster.
• Individuen unterscheiden sich in Merkmalen sind also verschieden.
• Die Vielfalt der Arten: Merkmale beruhen darauf, dass Populationen unterschiedliche genetische Informationen besitzen.
• Umwelteinflüsse spielen auch eine Rolle

Was ist der Genpool?

• Die Gesamtheit aller Allele in einer Population.
• Veränderungen in einem Genpool entstehen durch Mutation.

Was sind Mutationen?

• Genveränderung(Nucleotidsequenz der DNA)
• Durch Replikation der DNA
• Die Eizelle und das Spermium tragen immer eine neue Mutation.
• Kleinere genetische Veränderungen
• DNA-Abschnitte

Was Verändert sich jetzt im Genpool

• Allelbestand und Voraussetzung für Evolution.
• Keimbahn muss betroffen sein, damit diese sich Weitervererben können
• Wenn sie sich auf Körperzellen auswirken sind diese nicht vererbbar.

Rekombination in den Evolutionsprozess

• Neue Genypen (entstehen/wenn Allele Kombiniert werden).
• Genetische Variabilität.
• Der Genpool wird nicht verändert/keine neue Allele.
• Neue Genotypen entstehen.

Interchromosomale Rekombination

• Während der Meiose werden Chromosomen zufallsgemäß auf Keimzellen verteilt.
• Erbanlagen der Eltern werden dadurch durchgemischt.
• Bei Kernverschmälzung entstehen durch Befruchtung Neukombinationen.
• Ergebnis der Neuverteilung: Es kommt zur Vereinigung/Befruchtigung beider.

Intrachromosomale Rekombinationen

• Es Kann zur Rekombination innerhalb der Chromosomen kommen.
• Während es zur Kernreife kommt, werden der Meiose DNA-Abschnitte.
• Crossing Over = Austaussch

Enstehung von Variabilität

• Ausmaß an Zahl unterschiedlicher Gameten.
• Durch Crossover werden Keimzellen erhöht.
• Individuuen entstehen häufig, die Umweltbedingungen angepasst wären.
• Individuuen bieten mit dem Geschlechtsapparat eine große Durchsetzung.

Natürliche Selektion

• Arten erzeugen Nachkommen.
• Indivuduen einer Population weißt Merkmalsunterschiede aus/ähnlichkeit.

Das Enzym Hpal und dem RE EcoR1

• Das Enzym Hpal hat die ES 5‘-GTTAAC-3‘, der Schnitt erfolgt immer zwischen T und A.

• Hpal zerlegt ein großes DNA-Molekül an allen Stellen, an denen diese Erkennungssequenz auftritt.

• So entstehen viele Spaltstücke mit gleichaltrigen doppelsträngigen Enden

• Das RE EcoR1 hat die Erkennungssequenz 5‘-GAATTC-3‘, das Enzym spaltet versetzt zwischen G und A.

• So entstehen doppelsträngige DNA-Spaltstücke, die an beiden Enden eine kurze einzelsträngige Sequenz besitzen.

• Solche Endstücke sind für die Gentechnik nützlich, da sie sich an komplementäre Nucleotidsequenzen eines anderen DNA-Moleküls mit ebenfalls einsträngigen Endstücken binden lassen.

Molekulare Scheren

• Restriktionsenzyme :„molekulare Scheren“, die die Voraussetzung für die Durchführung gentechnischer Experimente sind.
• Zerschneiden in der Natur die DNA von Bakteriophagen, die in die Bakterienzellen eingedrungen sind, in kleine Stücke. So machen sie die Bakteriophagen unschädlich
• Schneiden allgemein DNA an spezifischen Stellen (blunt ends oder sticky ends)

Weitere Informationen

• Ligasen: Enden, die von den RE „offen“ gelassen werden, können mit anderen DNA-Fragmenten wieder verbunden werden
• genetische Code ist universell ist, DNA also bei allen Organismen gleich aufgebaut ist, kann diese Verbindung auch zwischen DNA-Stücken verschiedener Arten entstehen
• Schließen Lücken zwischen den Zucker-Phosphat-Ketten, indem sie kovalente Bindungen ausbilden
• Man kann Gene also in Genoms einer Fremdenzelle Einbauen

Perfekt!