Evolution - Biologie online lernen

Biologie (Fach) / Evolution (Lektion)

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Evolutionstheorie - Lamarck Umweltänderung → inneres Bedürfnis sich anzupassen → Möglichkeit 1: Gebrauch von Organen → Vervollkommnung → Vererbung erworbener Fähigkeiten → Möglichkeit 2: nicht Gebrauch von Organen → Verkümmerung → Vererbung erworbener Fähigkeiten à Tiere passen sich aktiv an PROBLEM: erworbene, phänotypische verändern nicht die DNA
Evolutionstheorie - Darwin mehr Nachkommen als Nahrung + Varietäten in Merkmalen in Population → innerartliche Konkurrenz "Kampf ums Dasein" → Umweltveränderung → Im struggle of life werden andere Merkmale vorteilhaft -> survival of the fittest → Möglichkeit 1: Besitz von vorteilhaften Merkmalen → höhere Überlebenschance → Weitervererbung vorteilhafter Merkmale durch Fortpflanzung → Möglichkeit 2: Merkmale ohne Vorteile → schlechte Überlebenschance → beides: Selektion à Tiere werden passiv angepasst
Darwins Varietäten - Modifikatorische Varibilität: Merkmale verändern sich durch Umweltfaktoren (nur phänotyp unterschiedlich) - genetische Varibilität: Merkmale sind unterschiedlich wegen unterschiedlicher Gene → wichtig für Artenwandel - Variationskurve: Häufigkeit des Auftretens eines variierenden Merkmals (z.B. Körpergröße) → Ursachen: Mutationen schaffen neue Allele → sind nicht erblich, wenn sie in den Körperzellen auftreten; → sind erblich, wenn sie in den Keimzellen(Sperma/Eizelle) auftreten ⇒ Aber: Mutationen sind zufällig: sie können nachteilig, vorteilhaft oder bedeutungslos sein
Rekombination Neuverteilung der Gene während der Meiose → vorhandene Gene werden ständig neu kombiniert, auch durch das crossing over; bei 3 Chromosomenpaaren gibt es schon 8 mögliche Kombination (23); bei 23 Ch.paaren ergeben sich 223 Möglichkeiten für Kombinationen ≈ 16,78 Mio.- Genpool: Gesamtheit aller Gene, Allele einer Population
Sexuelle Selektion - In zahlreichen Tierarten unterscheiden sich die Geschlechter in den sekundären Geschlechtsmerkmalen (Sexual- bzw. Geschlechtsdimorphismus)- Männchen aufgrund sekundärer Geschlechtsmerkmale oft auffälliger → Birgt erhebliche Risiken: Gefahr durch Fressfeinde → Von Vorteil bei Fortpflanzung: Weibchen wählen oftmals „prächtige“ Männchen, dadurch werden sex. Geschlechtsmerkmale immer größer und auffälliger)
Natürliche Selektion Gerichtete/transformierende Selektion: eine Extremform wird begünstig, am häufigsten vorkommende Version benachteiligt, Selektionsdruck nur von einer Seite, Mittelwert verschiebt sich in die Richtung der begünstigen Form Stabilisierende Selektion: Selektionsdruck von beiden Seiten, am häufigsten vorkommende Versionen bevorzugt, extreme Formen benachteilig; → Mittelwert bleibt stabil, Variationsbreite nimmt abDistruptive Selektion: to disrupt = unterbrechen/zerreißenSelektionsdruck auf häufigste Form, beide extremen Formen begünstigt, Population spaltet sich auf, es gibt 2 neue Mittelwerte, Variationsbreite jeweils schmaler, fördert zwei extreme Phänotypen
Selektionsdruck + Selektionsfaktoren Selektionsdruck: Einwirkung der Selektionsfaktoren auf Population → Abiotische Selektionsfaktoren: Einwirkungen der unbelebten Umwelt, z.B. Hitze, Kälte, Salzgehalt des Wassers, Gifte usw. → Biotische Selektionsfaktoren: Räuber und Parasiten beeinflussen die Genotyphäufigkeiten ihrer Beute, indem sie Individuen mit bestimmten Merkmalen bevorzugt töten
künstliche Selektion Künstliche Selektion: Beispiel Tier- / Pflanzenarten: Skelettdeformierung bei Tieren, Gebissdeformierung, fehlendes Fell, Taubheit, geringere Aggressivität → Problem: Durch Domestikation (=Haustierwerdung) können viele Tiere/Arten nicht mehr ohne Menschen überleben (in der freien Wildbahn) Bei Pflanzen: kernlose Sorten, Bitterstoffe werden weggezüchtet → Problem: Fortpflanzung ist unmöglich, Fraßschutz fehlt
Artbegriff Morphologischer Artbegriff: Eine Art ist eine Gruppe von Lebewesen, die in allen wesentlichen Merkmalen untereinander und mit ihren Nachkommen übereinstimmen. Genetische Art: Alle Individuen aus einer Population, die sich unter natürlichen Bedingungen potenziell untereinander kreuzen können, gehören derselben Fortpflanzunsgemeinschaft und damit derselben Art an; ihre gene bilden einen gemeinsamen Genpool, der von den Genpoos anderes Arten isoliert ist.
Allopatische Artbildung/Artaufspaltung Artenaufspaltung durch räumliche Trennung 1. Panmixe: jedes Individuum kann sich mit einem beliebigen Partner fortpflanzen 2. Räumliche Trennung: z.B. durch Eiszeit, Inselbildung, Vulkanausbruch 3. In verschiedenen Teilpop. treten unterschiedliche Mutationen auf → durch unterschiedliche Umweltbedingungen erfolgt unterschiedliche Selektion → genetische Unterschiede nehmen zu 4. Arten sind isoliert d.h. es kommt nicht mehr zur Vermischung
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Adaptive Radiation Unterschiedliches Klima → breit gefächertes Nahrungsangebot → jede Art hat eine eigene ökologische Nische
Koevolution Man bezeichnet die wechselseitige Anpassung unter gegenseitiger Beeinflussung zweier Arten im Laufe der Evolution als Koevolution. Dabei beschränkt sich dieser Begriff auf Arten, die auf die jeweils andere einen Selektionsdruck ausüben. Das Ergebnis der Koevolution sind Koadaptionen. Koevolutionen treten bei Symbiosen, Räuber-Beute-Beziehungen und dem Parasitismus auf.
Homologie, Analogie, Rudimente und Atavismen: Definitionen und Bedeutung 1. Homologe Organe haben denselben Grundbauplan. Bei den Wirbeltierextremitäten ist damit die Gliederung in Oberarmknochen, Unterarmknochen und Hand gemeint. Die Hand kann in Handwurzelknochen, Mittelhandknochen und fünf Fingern mit je drei bzw. zwei Fingerknochen untergliedert werden. Die Funktion der Beine ist aber z.T. unterschiedlich. Es gibt Laufbeine, Grabbeine, Klammerbeine usw. Je nach Funktion wurde das Aussehen der Beine abgewandelt, so dass sie sich zum Teil gar nicht mehr ähneln. Bedeutung: Homologe Organe zeigen, dass die Arten einen gemeinsamen Vorfahren haben und sich dann unterschiedlich entwickelt haben. Dies nennt man divergente Entwicklung, Divergenz. 2. Analoge Organe sind sich äußerlich sehr ähnlich, haben aber einen unterschiedlichen Grundbauplan (Beispiel Maulwurfsgrille und Maulwurf): der Maulwurf hat als Wirbeltier ein Innenskelett, die Grille als lnsekt ein Außenskelett. Die Funktion der Gliedmaßen ist aber gleich: es sind Grabbeine. Bedeutung: Die Ähnlichkeit ist also nicht auf Verwandtschaft, sondern auf ähnliche Lebensräume, Lebensweisen zurückzuführen. Die jeweiligen Umweltbedingungen beeinflussen über die Selektion die Merkmalsausbildung, d.h.‚ die Tiere haben sich daher zu einem ähnlichen Aussehen hin entwickelt. Dies nennt man konvergente Entwicklung, Konvergenz. 3. Rudimente: Sind zurückgebildete Organe, die funktionslos geworden sind. Beispiel Griffelbeine beim Pferd, Behaarung beim Menschen. Bedeutung: Rudimente geben Hinweise darauf, wie z.B. die Entwicklung von einer fünffingrigen Hand zum Pferdebein abgelaufen sein kann. 4. Atavismen sind Organe, Merkmale, die in der Evolution einer Art schon längst zurückgebildet Wurden und plötzlich bei einzelnen Individuen wieder zum Vorschein treten. Beispiele sind die Wolfskinder oder der zweite Huf beim Pferd. Bedeutung: Atavismen belegen, dass die Arten noch die Gene ihrer Vorfahren besitzen. Durch einen Fehler bei der Genregulation werden Gene bei der Embryonalentwicklung nicht korrekt abgeschaltet, sodass ursprüngliche Merkmale wieder ausgebildet werden.
Befunde aus der Embryonalentwicklung die Embryonen der Wirbeltiere ähneln sich anfangs sehr stark. Erst nach und nach bilden sich klassentypische/arttypische Merkmale aus. Es treten auch Organanlagen wie Kiemenbogenanlagen oder Schwanzwirbelsäule auf, die bei adulten Tieren nicht mehr vorhanden sind.
Biogenetische Grundregel von Haeckel "Die Embryonalentwicklung ist eine kurze Rekapitulation der Stammesentwicklung" Deutung: alle Wirbeltiere besitzen noch Gene ihrer Vorfahren. Diese werden in der Embryonalentwicklung der Reihe nach an- und abgeschaltet (differentielle Genaktivität). Dabei sind ursprüngliche Merkmale aber immer noch als Anlagen, nie als voll funktionsfähige Organe vorhanden! (Atavismus = Fehler beim Abschalten)
Belege aus der Paläontologie (Fossilien) Datierung: relative Datierung: Fossilien in tieferen Schichten = älter (weite Verbreitung, ungefähre Zeit); absolute Datierung: Messungen radioaktiver Stoffe und Zerfallprodukte → spezifische Halbwertszeit → vergangene Zeit; Kalium-Argon-Methode: zwischen Sedimente von Vulkanschichten → Es wird mit dem Zerfall von Kalium berechnet wie alt das Fossil ist. Mit dieser Art lässt sich das minimale und maximale Alter des Fossils bestimmen; Zerfall von Kohlenstoff: es wird ebenfalls der Zerfall von Kohlenstoff berechnen. Es hat eine Halbwertszeit von 5.600 Jahren und eignet sich deswegen nur für einem kurzen Zeitraum. Fossilien als Indizien für Evolution Entstehung: unter Schlampe, Sand,Lehm -> ohne Bakterien/Destroenten im sauerstofflosen Milieu Tiefsee unter Gesteinsschichten, im Eis + Bernstein Besondere Fossilien Brückentiere: zeigen Merkmale von zwei verschiedenen Wirbeltierklassen Lebende Fossilien: Tiere die seit langem unverändert existieren
Aminosäurensequenzanalyse (ASSA) Man vergleicht die AS-Sequenz Lebensnotwendiger Proteine, z.B. des Cytochrom C, das für die Endoxidation in den Mitochondrien gebraucht wird → es gibt viele übereinstimmende AS bei verschiedenen Lebewesen, diese sind wichtig für die Struktur des Proteins → Abweichende AS werden gezählt, je mehr Unterschiede, umso geringer ist die Verwandtschaft
DNA-DNA-Hybridisierung 1. DNA wird auf ca. 88 Grad erhitzt → Trennung der Doppelhelix → Wasserstoff-Brücken-Bindungen werden getrennt à ungeordnete Einzelsträngen, Denaturierung der DNA 2. Durch Abkühlung der DNA-Einzelstränge komplementäre Zusammensetzung der Doppelhelix 3. DNA wird erneut erhitzt → umso geringer die Schmelztemperatur bei der Hybrid DNA ist umso geringer ist die Verwandtschaft zwischen den beiden Arten