Vielfalt der Tiere VL4

Eine Gruppe von Forscher hat unterschiedliche Giraffen in Afrika untersucht. Es gibt kaum hybriden innerhalb der unterschiedlichen Giraffen. Sie bleiben also gerne untereinander. Sie haben aber herausgefunden, dass sie einen gemeinsamen Vorfahren haben, aber sie haben sich genetisch zum Teil unterschieden. So haben wir eigentlich 6 Giraffenarten. Dies ist als naturschützlichen Aspekten her wichtig zu wissen.

Die Artdefinition ist eine menschgemachte Sache. Die Grenze zischen Arten und Unterarten ist kontinuierlich. Die meisten Biologen sind sich einig, dass innerhalb einer Art Genfluss besteht. Dies ist eine evolutive Linie. Unterschiedliche Arten verhalten sich wie unterschiedliche evolutive Einheiten und verfolgen unterschiedliche Entwicklungswege.

It is really laughable to see what different ideas are prominent in various naturalists’ minds, when they speak of «species». It all comes, I believe, from trying to define the indefinable.»

Charles Darwin 1856 

‣ Artbildung (“speciation”): Evolution neuer Arten. Prozess, der Mikro- und Makroevolution verbindet.

‣  Alle Faktoren, die Mikroevolution verursachen (Selektion, Drift, Migration, Mutation), können unter den richtigen Umständen zu Artbildung führen.

‣  Artbildung bedingt reproduktive (und somit genetische) Isolation. 

Eine Art der Klassifizierung der Artbildung. Geht darum, ob sie in getrennten oder gemeinsamen Räumen geschieht.

Mit einer Barriere entwickeln sie sich getrennt und wenn die se Barriere wieder wegfällt oder man sie künstlich wieder zusammenfügt, sind sie schon so unterschiedlich, dass sie zur Art geworden sind.

Hier sind zwei Populationen entstanden. Wenn dies so weitergeht, wird die eine Gruppe in die eine Richtung und die andere in die andere Richtung getrieben. Wenn der Fluss auf einmal wieder verschwindet, könnten sie sich wieder kreuzen, aber die Unterschiede sind so stark verändert, dass der Genfluss deutlich reduziert ist.

= Geographische Isolation 

Die Inseln waren nie mit dem Festland verbunden. Nach einem Vulkanausbruch. Eine Art migrierte auf die Insel und fand ein neues Habitat, an welches es sich anpasste. Es entstanden so neue Typen von evolutiven Tieren. Die eine Art ging zurück zur Ursprungsinsel und so ist reproduktive Isolation entstanden, weil es sich schon so weit genetisch differenziert hat. -> mehr oder weniger ausgeprägte Isolation.

(Anpassung an Nahrung -->) Die Schnabelform wurde unterschiedlich ausgebildet --> ändert Gesang

= keine Geographische Isolation 

Rhagoletis

‣  Weibchen legen Eier auf Früchte, diese entwickeln sich darin, nachdem die zu Boden gefallenen Früchte zu faulen beginnen. Die Weibchen legen die Eier gerne in diese Früchte, wo sie selber geschlüpft sind. Leben von Kanada bis Mexiko.
‣  Larven überwintern im Boden
‣  Weibchen legen Eier gerne auf die Früchte, aus denen sie selber geschlüpft sind, ursprünglich auf Weissdorn und andere in Nordamerika heimische Pflanzen

‣  Vor ca. 400 Jahren: Apfel in Nordamerika eingeführt
‣  Seit ca. 1850: neue, auf Äpfel spezialisierte Rasse 

‣  Fliegen, die aus der Diapause herauskommen wenn nur Äpfel aber noch kein Weissdorn vorhanden ist, legen ihre Eier auf Äpfel.

‣  Vorteile: weniger Konkurrenz und Vermeidung von parasitierenden Wespen

‣  Paarung auf oder nahe Wirtspflanze (wenn von Apfel geschlüpft, Paarung auf oder nahe Apfelbaum) Artbildung durch Anpassung an unterschiedliche Ressourcen und assortative Paarung (Paarung mit Ähnlichen) 

Variabilität. Fliegen welche früh geschlüpft sind, und die Weissdorn war dann noch nicht reif, aber die Äpfel waren schon da und so legten die Weibchen aus Not ihre Eier in die Äpfel. Und so beginnt ein neuer Kreislauf. Und dazu kommt dass die Apfelspezialisierten fliegen nun auch weniger Konkurrenz hatten und es gibt parasitierende Wespen, welche merkten, dass in der Weissdorn Larven der Fliege sind. In den Äpfel sind sie aber noch sicher. Sie haben also einen doppelten Vorteil. Arten, welche gleichzeitig schlüpfen werden sich auch eher miteinander paaren und so verstärkt es die Spezialisierung auf den Apfel.

Man hat hier zwei Linien mehr. Die beiden Linien sind mit der Zeit genetisch nicht mehr kompatibel. 

Auf all diesen Stufen kann etwas schief gehen (Blitz). Diese Barrieren trennt man in Prä-Zygotische und Post-Zygotische Barrieren, um zu zeigen, wann es entstand. Auch dies kann noch weiter unterteilt werden.

Adaptive Radiationen: Schnelle Artbildung in Anpassung an neue Lebensbedingungen. Auf Inseln kann dieses Phänomen gut beobachtet werden. Inseln welche neu aus dem Meer entstanden sind. So können sich viele verschiedene Arten herausbilden. Z.B. bei den Inseln von Hawaii.

Es müssen nicht immer Inseln sein. Es können auch anderes sein:

viele ökologische Nischen, welche zu besetzten waren, waren vorhanden und so entstanden unterschiedliche Vogelarten bei den unterschiedlichen Seen.

Es kann aber auch dadurch geschehen, dass viele Arten aussterben und dann gibt es auf einmal Platz, welcher von anderen Arten genutzt werden kann. Dies war z.B. bei den Dinosauriern der Fall und so konnten sich die Säugetiere ausbreiten. Es werden immer wieder Arten aussterben, dafür werden andere Arten in die Breschen springen und sich ausdifferenzieren können.

‣Phylogenie beschreibt das Verwandtschaftsverhältnis zwischen Arten

‣Arten verändern sich und aus einer Art können verschiedene Arten entstehen

‣ Früher nur auf morphologischen Merkmalen basiert (teilweise sehr schwierige Zuordnung)

‣ DNS Untersuchungen zeigen teilweise ein anderes Bild

‣Ähnliche Arten nicht immer verwandt, unähnliche nicht immer nicht-verwandt. Arten, welche sehr unterschiedlich aussehen, können stärker miteinander verwandt sein, als dass wir denken.

‣Konvergente Evolution
‣Divergente Evolution 

Erst als die Landbrücke entstanden ist, haben sich die beiden Arten 1 und 2 in Atlantik- und Pazifiktyp aufgespalten.

Ökologische oder physikalische Faktoren führen unabhängig zu ähnlicher Lösung

Analoge Merkmale: funktionsgleiche Strukturen, aber ohne Verwandtschaftsbeziehungen 

z.B. beim Vogel in Afrika. Die Seen sind dort wirklich getrennt voneinander. Die Arten haben unterschiedlich evolutiert.Sehr ähnliche Arten in unterschiedlichen Seen. Die haben ähnliche Nischen gefunden. Die Anpassungen sind sehr ähnlich, aber dies basiert nicht auf Verwandtschaft.

Delfine - Hai

ähnliche Schwanzflosse, haben gleiche Funktion. Beim Delfin ist die Flosse aus Knochen und sind Säugetiere und beim Hai aus Knorpel

Kaktus - Wolfsmilchgewächs 

Kaktus und Wolfsmilchgewächs: Die sehen nur ähnlich aus. Dornen von Argentinien sind Seitenzweiglein, in Marokko sind es Nebenblättern. Es sind also aus unterschiedlicher genetischer Basis. Aber dies kommt, weil sie in ähnlichen periodischen Umgebungen leben. Ist ein Wasser Speicher, welche die Tiere gerne Nutzen und die Pflanze muss sich dagegen schützen, nur machen sie dies unterschiedlich.

Homoplaside: ähnliche Entwicklung

Plazentatiere und Beuteltiere

‣Gemeinsamer Vorfahr vor ca. 130 Mio Jahren.

‣ Evolution zu ähnlichen Arten auf verschiedenen Kontinenten

‣Beschränkte Zahl ökologischer Nischen

Ähnliche ökologische Nischen werden besetzt und deswegen sehen sie sich ähnlich aus.

Ansammlung von Unterschieden zwischen Populationen

Homologe Merkmale: leiten sich von derselben Merkmalen der nächsten gemeinsamen Vorfahren ab. genetisch ähnlich, aber äusserlich sehen sie anders aus.

Haben eine Flosse, einen Mensch, das Pferd geht auf dem Mittelfinger etc. Sieht sehr unterschiedlich aus aber stammesgeschichtlich ist es die gleiche Knochenstruktur.

Bei der künstlichen Selektion sieht man dies auch, wenn man die Frucht ansieht, sieht es unterschiedlich aus, ist aber dieselbe Quelle.

Auch ein Beispiel sind all die verschiedenen Hunderassen

Wolf - Hund

Koevolution: reziproke evolutionäre Veränderungen zwischen interagierenden Arten durch natürliche Selektion

Jede Art, die in einer koevolutionäre Beziehung steht, übt selektiven Druck auf die anderen Arten aus, so dass die Arten sich gegenseitig in ihrer Evolution beeinflussen.

Beziehungen können sein:

+/+ Mutualismus: zB Pollinisation (Nektar/Reproduktion)
+/0 Kommensalismus zB «Restenverwerter»
-/+ Predation, Parasitismus zB Viren 

Wenn das Insekt eine lange Zunge entwickelt, kann es mehr Nektar bekommen und wenn sie eine längere Blüte macht, kann sie auch mehr Pollen auf das Insekt abgeben. Dies ist eine Win-Win-Situation.

Selektion innerhalb eines Wirtes fördert schnelle Replikation (erhöhte Virulenz), wegen Konkurrenz zu anderen Virenstämme.

Selektion über alle Wirte fördert geringere Virulenz, wegen Verbreitungsmöglichkeit auf andere Wirte. Ist der Virus sehr aggressiv stirbt evtl. der Wirt und dann bringt es ihm auch nichts mehr.

Trade-off: Konkurrenz zwischen den Pathogenen im Wirt (Virulenz steigt) versus Verbreitungsfähigkeit zwischen Wirte (Virulenz sinkt). So korreliert der Virus mit der Entwicklung des Wirtes.

‣Kaninchenplage in Australien: auch Problem für Pflanzen

‣Myxoma Virus eingeführt, um Kaninchen zu kontrollieren

‣ Zu Beginn ausschliesslich tödlich

‣Mit der Zeit weniger tödlich, dafür effizienter verbreitet -> Die Kaninchenpopulation sank, wegen der hohen Sterblichkeit und wenn ein Kaninchen alleine starb, konnte er nicht mehr auf andere überspringen und so passte sich auch der Virus an und die Virulenz pendelte sich auf ein Mittelmass ein. Dies ist aber nicht immer der Fall.

Ein tragisches Beispiel ist die Grippeepidemie 1918, bei welcher es zahlreiche Tode gab. Die Grippe fing in einem kleinen Dorf in Amerika an. Aber zwei Rekruten waren dabei, welche einrückten und auf einer Soldatenstation landeten und dort ging der Virus auf andere Wirte über. Es gab Schiffsreisen beim Krieg und die Menschen waren immer nahe beieinander und so war die Verbreitung sehr leicht. Er konnte sich trotz hoher Virulenz verbreiten.