Evolution

• Systematik

  Carl von Line

  • Morphologischer Artbegriff: Individuen gehören zu einer Art, die in ihren wesentlichen Merkmalen übereinstimmen

  Hierarchisches Ordnungssystem:

  Domäne: Eukaryoten/Prokaryoten

  Reich: Tiere, Pflanzen, Pilze

  Stamm: z.B. Wirbeltiere, Wirbellose etc.

  Klasse: z.B. Säugetiere, Fische etc.

  Ordnung: z.B. Raubtiere, Paarhufer etc.

  Familie: z.B. Katzenartige

  Gattung: z.B. Katzen

  Artname: z.B. Wildkatzen
• Biologischer Artbegriff: Zu einer biologischen ARt gerhören alle Individuen, die sich untereinander fortpflanzen können und fruchtbare Nachkommen hervorbringen
• Natürliches System: Anordnung von Organismen, die die verwandschaftlichen Beziehungen berücksichtigen
• Apomorphien: treten nur in der betrschteten Gruppe auf (z.B. Milchdrüsen)
• Plesiomorphien: sind schon früher in der Stammesgeschichte entstanden (z.B. 4 Extrimitäten)
• Evolutionstheorie:

  Carl von Linne:

  Konstanz der Arten. Alle Tiere und Pflanzen wurden von Gott erschaffen und existieren unverändlerich weiter
• Georges Cubier (ca. 1800)

  Katastrophen Theorie. Jede Katastrophe führte zum Aussterben regionaler Arten. EInwanderung anderer Arten in diese Region
• Jean Baptiste de Lamarck:

  Begründer der Evolutionstheorie

  Transformationslehre: Im Laufe seines Lebens entwickelt ein Organismus bestimmte Eigenschaften und strebe einem Optimum zu. Erworbene EIgenschaften werden an die Nachkommen vererbt
• Charles Darwin (1809-1882)

  • Gemeinsame Abstammung der Arten
  • Gradualismus: Veränderung von Population in kleinen Schritten
  • Natürliche Selektion (survival of the fittest)
  • Jedes Individuum hat von seinen Eltern leicht unterschiedliche Eigenschaften geerbt. Wenn sich die Umweltbedingungen ändern, überlebt das Individuum, das am besten angepasst ist
• Mosaikformen:

  Brückenformen lassen die Emtstehung einer Verwandschaftsgruppe aus einer anderen erkennen. Sie tragen sowohl Merkmale der älteren, ursprünglicheren Gruppe, als auch der sich neu bildenden -> Mosaikformen

  Bsp. Archaeopteryx

  Hat Merkmale von Reptilien ( Kiefer mit Zähnen, lange Schwanzwirbelsäule) und Vogelmerkmale (Federn und Gabelbein)
• Homologie

  Homologe Organe sind auf einen gemeinsamen Vorfahr zurück zu führen. Sie können aber ganz unterschiedliche Funktionen haben.

  1. Kriterium der Lage

  Strukturen sind homolog wenn sie in einem ähnlichen Grundbauplan die gleiche Lage zueinander haben

  2. Kriterum der spezifischen Qualität

  Komplexe Strukturen sind homolog, wenn sie zahlreiche Einzelmerkmale auffallend übereinstimmen

  3. Kriterium der Stetigkeit

  Unterschiedlich gestaltete Strukturen sind homolog, wenn sie durch eine Reihe von Zwischenformen in eine Entwicklungsreihe gestellt werden können
• Analogien

  Analoge Merkmale haben sich aufgrund ähnlicher Lebensumstände aber nicht aus einem gemeinsamen Ursprung entwickelt.

  Konvergenz: Veränderung von Merkmalen, die stammesgeschichtlich unabhängig verlaufen und zu ähnlichen Formen führen
• Lebende Fossilien

  Rezente (= heute lebende) Organismen, die den gleichen Bauplan wie Fossilien aufweisen

  z.B. Quastenflosser
• Population: Gruppe von Individuen die sich miteinander fortpflanzen können
• Variabilität: Anzahl der verschiedenen Merkmale innerhalb einer Population Bsp: Fellmusterung in Mustangherde
• Allele = Genvariante: Gene für ein Merkmal können in verschiedenen Varianten vorliegen
• Genpool: Gesamtheit aller Allele innerhalb einer Population
• Genetische Variabilität führt zu Phänotypischer Variabilität
• Natürliche Selektion:

  Selektion= Auslese von Individuen aus einer Population an ihre Umwelt besser angepasste Lebewesen, erhöhen die Wahrscheinlichkeit zur Weitergabe ihrer Gene als schlechter angepasste Lebewesen (=Survival of the fittest)
• Fitness

  = Maß für Angepasstheit eines Individuums an seine Umwelt

  = Beitrag zum Genpool der nächsten Generation (reproduktive Fitness)
• Industriemelanismus

  Bsp: birkenspanner

  In Regionen mit viel Industrialisierung sind die Birkenstämme oft durch Rußablagerung dunkel gefärbt.

  Birkenspanner die dunkel gefärbtt sind -> Selektionsvorteil
• Abiotische Selektionsfaktoren:

  • Unbelebt
  • Kälte, Hitze etc.

  Biotische Selektionsfaktoren:

  • Von Lebewesen ausgehen
  • Zwischenartlich z.B. Fressfeinde, Parasiten
  • Innerartlich z.B. Konkurrenz um Nahrung/Sexualpartner
• Stabilisierende Selektion:

  • Hier werden die durchschnittliche Merkmale einer Population begünstigt
  • Selektionsdruck von beiden Seiten
  • Merkmal das am häufigsten war, wird noch häufiger
  • Die Ausnahme noch seltener
• Transformierende Selektion:

  • Sorgt für eine Veränderung von Merkmalen einer Population, die in eine Richtung vom Mittelwert abweichen
  • Selektionsdruck wirkt einseitig
  • Vorherrschendes Merkmal seltener
  • AUsnahmen häufiger
• Disruptive/Aufspaltende Selektion

  • Durchschnittliche Merkmale benachteiligt
  • Zwei Teilpopulationen
  • Merkmale die bisher am häufigsten waren werden noch seltener
  • AUsnahmen werden häufiger und sind bald häufiger als das ursprüngliche
• Sexuelle Selektion

  innerartliche Selektion. Sie ergibt sich aus der Konkurrenz um Fortpflanzungspartner

  Erklärt auch zahlreiche phänotypische Merkmale, die im sinne der natürlichen Selektion eigentlich von Nachteil wären
• Intrasexuelle Selektion:

  Konkurrenzkämpfe zwischen Angehörigen des selben Geschlechts

  Bsp: Kommenzkämpfe bei Hirschen: Vorteil des größten Geweihs
• Intersexuelle Selektion:

  Partnerwahl durch Angehörige des anderen Geschlechts

  Bsp: Prachtgefieder bei Pfau: Weibchen beeindrucken
• Sexualdimorphismus:

  Männchen & Weibchen unterschiedliche Gestalt
• Gendrift

  = Verlust der genetischen Variabilität durch die Verringerung der Populationsgröße

  • Seltene Allele der Ausgangspopulation können in der Folgepopulation häufiger vorkommen
  • Verringerung der Ausgangspopulation erfolgt zufällig
  • Die Gendrift trägt zur Entstehung neuer Arten bei
  • Wichtiger Evolutionsfaktor
• Flaschenhalseffekt

  Reduzierung durch Umweltfaktoren
• Gründereffekt

  Räumliche Trennung von der Ausgangspopulation
• Isolationsmechanismen (Präzygotisch)

  1. Geografische Isolation: Entstehung von Gebirgen oder die Abgliederung von Landmassen trennt Lebewesen geografisch
  2. Zeitliche Isolation: Die Lebewesen sind zu unterschiedlichen Zeiten Paarungsbereit oder geschlechtsreif
  3. Ökologische Isolation: Die Lebewesen besetzen unterschiedliche ökologische Nischen
  4. Verhaltensbedingte Isolation: Die Lebewesen unterscheiden sich genetisch bedingt, in ihrem Paarungsverhalten
  5. Mechanische Isolation: Die Lebenswesen haben unterschiedlich gebaute Fortpflanzungsorgane, wodurch die Befruchtung verhindert wird
• Isolationsmechanismen (Postzygotisch)

  6. Gametische Isolation: nach der Paarung bildet sich keine Zygote aus

  7. Die normale Embryonalentwicklung wird aufgrund einer veränderten Chromosomenzahl verhindert

  8. Die Nachkommen sind unfruchtbar oder weisen eine höhere Sterblichkeit auf
• Allopatrische artbildung

  Basiert auf der geografischen Isolation der Ausgangspopulation

  Es entstehen verschiedene Teilpopulationen, wodurch der genetische austausch zwischen Individuen unterbrochen bzw. verringert wird

  Es treten unterschiedliche Mutationen auf und die Selektion wirkt infolge ungleicher Umwelteinflüsse unterschiedlich

  Teilpopulationen unterscheidenn sich so deutlich, dass sie sich nicht mehr miteinander fortpflanzen können (=reproduktive Isolation)
• Sympatrische Artbildung

  Es entsteht eine neue Art innerhalb des Verbreitungsgebiet der Ausgangspopulation, hier kommt es ohne geografische Isolation zu einer reproduktiven Isolation. Das kann innerhalb einer einzigen Generation (also spontan) geschehen, wenn irgendeine genetische Veränderung eine Fortpflanzungsbarriere zwischen den Mutanten und der Ausgangspopulation zu Folge hat
• Adaptive Radiation

  adaptare = anppassen ; radiare = ausstrahlen

  Definition: Aufspaltung einer Stammart in zahlreiche neue Arten mit unterschiedlichen ANpassungen an die verschiedenen Umweltbedingungen
• Adaptive Radiation

  Ablauf:

  1. Kleine unspezialisierte Gründerpopulation in neuem Lebensraum
  2. Wenige Fressfeine, viel Nahrung und fehlende Konkurrenz -> Starke Vermehrung
  3. Innerartliche Konkurrenz um Raum und Nahrung
  4. Seperation: Aufteilung in Teilpopulation
  5. Keine Fortpflanzung mehr zwischen Teilpopulation
  6. Entwickeln sich unabhängig voneinander (mutation, rekombination)
  7. Ist die Veränderung so groß, dass sich die Lebewesen nicht mehr miteinander fortpflanzen können, sind neue Arten entstanden
• Synthetische Evolutionstheorie

  Vereinigt die Evolutionstheorie Darwins mit Erkenntnissen aus verschiedenen Teilbereichen der klassischen und modernen Genetik/Ökologie dar. Sie stellt die aktuellste Erklärung dar, wird aber ständig weiter entwickelt
• Evolutionsaufgaben Musterlösung

  1. Molekulare Ebene: In einer Population gibt es zufallsgemäß Mutationen. So kommt es zu (…) Durch Rekombination werden diese neuen Allele in immer neuen Allelkombinationen im Genpool der Population verteilt
  2. Welchen Vorteil erhalten sie dadurch: In einer Population haben diejenigen Pflanzen einen Selektionsvorteil. DUrch (…) ergibt sich ein größerer Fortpflanzungserflog