Bio

Evolutionsfaktoren sind Prozesse die zu Veränderungen der Allelfrequenzen im Genpool einer Population führen oder Allele auf den Chromosomen neu kombinieren:

• Rekombination durch die Meiose bei Keimzellenbildung und Kernverschmelzung bei Befruchtung; Erbanlagen der Eltern werden neu kombiniert; Nachkommen mit indiviuellen Kombinationen von Erbanlagen; relative Häufigkeit der Erblagen bleibt unverändert in Population; Variabilität der Individuen wird erhöht; findet nicht bei ungeschlechtlicher Fortplfanzung statt
• Mutationen, d.h. spontane Veränderungen der Basensequenzen der DNA; neue Erbanlagen führen zu Merkmalsausprägungen die bisher nicht vorkamen; ob es zur nachhaltigen Veränderung des Genpools kommt hängt von der Auswirkung der Selektion auf die Merkmalsausprägung ab
• Selektion, d.h. natürliche Auslese durch Umwelt; Vorrausetzung Variabilität durch Mutationen und Rekombinationen; relative Häufigkeit von vorteilshaften Merkmalsausprägungen nehmen im Genpool zu; ÜBerproduktion von Nachkommen dann survival of the fittest
• Gendrift, d.h. zufallsbedingte Änderung des Genpools; in kleinen Populationen wirksamer als in großen; Naturkatastrophe kann z.B. Gruppe von Trägern bestimmter Merkmale plötzlich aussterben lassen oder Besiedlung eines neuen Lebensraums durch Gründerpopulation; dabei können sich auch nachteilige Erbanlagen verbreiten

Darwin schlussfolgerte aus seinen Beobachtungen:

• Nachkommen eines Elternpaares unterscheiden sich untereinander in ihren teilweisen erblichen Merkmalen
• Lebewesen erzeugen viel mehr Nachkommen als notwendig, trotzdem bleibt in einem Lebensraum bei konstanter Umwelt die Individuenzahl über längere Zeit hin konstant
• Lebewesen stehen untereinander in ständigem Wettbewerb
• durch innerartliche Konkurrenz erfolgt Anpassung an Umwelt durch natürliche Auslese
• im Kampf ums Dasein überleben die am besten angepassten (fittest) und geben ihre erblichen Merkmale weiter
• es gibt auch zwischenartliche Konkurrenz z.B. um eine ökologische Nische dabei kann nur eine Art in einem Lebensraum eine bestimmte Nische beanspruchen
• Darwin ging davon aus, dass sich Arten stetig aber langsam verändern und der Evolutionsgang lange Zeiträume beansprucht

• Theorie dass Lebewesen ihre im Laufe ihres Lebens erworbenen Eigenschaften an ihre Nachkommen vererben
• Jean-Baptiste Lamarck ist begründer im 19 Jh.

• Ähnlichkeiten in biologischen Strukturen verschiedener Arten aufgrund übereinstimmender Erbinformation durch gemeinsame Abstammung
• Umgekehrt bedeutet, dass wenn man homologe Organe findet weißt dies auf eine gemeinsame Abstammung hin
• Vordergliedmaßen verschiedener Wirbeltiere sehen unterschiedlich aus und dienen verschiedenen Zwecken; Untersucht man aber die Skelette zeigen sich Übereinstimmungen: 1 Oberarmknochen, 2 Unterarmknochen, Handwurzel, Mittelhandknoche und Fingerknochen sind das genetische Grundmuster
• durch Anpassung an jeweilige Lebensweise sind Skelette unterschiedlich geformt

• Hat entdeckt, dass fossilienhaltige Gesteine stet in einer bestimmen Schichtenfolge auftreten und sich Artenspektrum in den verschiedenen Schichten unterscheiden
• dies legt erdgeschichtlichen Zeitablauf und allmähliche Entwicklung des Lebens nahe
• Katastropehntheorie

• Sympatrie: Form der geograpischen Verbreitung bei der sich Verbreitungsgebiete von Angehörigen zweier Populationen, Unterarten oder Arten überlappen, also nah verwandte Populationen im selben geograpischen Gebiet gemeinsam vorkommen und sich u.U. sogar kreuzen
• Allopatrie: Nicht-Überschneiden, d.h. die vollständige räumliche Trennung der Verbreitungsgebiete; Begegnung oder gar Kreuzung in freier Natur durch geographische Isolation ausgeschlossen

• Fitness ist ein Selektionswert; Beitrag den ein Individuum zum Genpool der Population leistet, ist seine Fitness oder Tauglichkeit
• Maß für Fitness ist der Fortpflanzungserfolg und somit durch Nachkommenzahl messbar
• Ursachen für Fitnessunterschiede: Unterschieden in Lebenserwartung, Fortpflanzungsrate und in Fähigkeit einen Geschlechtspartner zu finden
• Abweichung von der mittleren Fitness von der jenigen des besten Genotyps bezeichnet man als genetische Bürde einer Population

• 14 versch. Finkenarten unterscheiden sich vor allem in Schnabelformen; diese entsprechen dem jeweiligen Essverhalten (kleine Samen , große Samen --> breiter dicker Schnabel, Kakteen, Insekten --> schmaler langer Schnabel) jede Finkenart hat sich aus bestimmte Nahrung spezialisiert
• Triebkraft solcher öklogischen Einnischung ist Vermeidung inneartlicher Konkurrenz
• aus einer Ursprungsfinkenart welche vermutlich ein Sturm auf die Insel trieb entstanden durch die Isolation der einzelnen Inseln neue Finkenarten durch allopatrische Artbildung
• genauso blieben auf der selben Inseln Finken die dann durch besetzung verschiedener Nischen (Nahrungsquellen) neue Arten durch sympatrische Artbildung bildeten
• dies nennt man Adaptive Radiation: Ausgangsart oder Gründerpopulation einen neun Lebensraum besiedelt, Vorraussetzung ist, dass der neue Lebensraum eine Vielzahl unbesetzer Nischen hat

Vogelmerkmale: Vogelschädel, Federkleid, Armskelett vogelänhlich, Vogelflügel, Gabelbein (verwachsene Schlüsselbeine), Beinskelett laufvogelähnlich, erste Zehe den anderen gegenübergesetellt

Reptilienmerkmale: Kiefer mit Kegelzähnen, Rippen iohne Versteifungsfortsätze, Brustbein klein und flach, 3 freie Finger mit Krallen, Lange Schwanzwirbelsäule, Mittelfußknochen nicht verwachsen (bei meisten heutigen Vögeln verwachsen)

• Urvogel mit Merkmalen der heutigen Vögel als auch der Reptilien
• wahrscheinlich Gleitflieger
• Gabelbein als Ansatz für Flugmuskulatur
• Bau des Beckens und Hinterbeine deutet auf bipede Fortbewegung hin

• klassisches Beispiel zwischenartlicher Selektion --> Industriemelanismus
• nicht mutierter Birkenspanner hebt sich durch helle Flügelzeichnung von der Rinde der Birke kaum ab, dadurch kaum sichtbar für Fressfeinde
• dunkle Mutanten werden dagegen bevorzugt gefressen
• als sich durch Industriealsierung die Baumrinden durch Ruß verdunkelten entdeckten Fressfreinde die helle Form leichter
• In Industriegebieten in Mitteleuropa, UK, USA wurde deshalb Ursprungsform in wenigen Jahrzehnten verdrängt
• Luftverschmutzung hat Selektionsbedingungen geändert
• Mutation die nur auf Körperfarbe wirkt liefert geneitsche Vorraussetzung, aber erst Änderung der Selektionsbedingungen führen zur Verwirklichung
• Durch Rückgang der Rußbelastung überwiegen mittlerweile wieder die hellen Formen

Primat: Angehöriger der am höchsten entwickelten Ordnung der Säugetiere, Menschen und einigen Affen gehören dazu.

Sonderstellung des Menschen:

• Aufrichtung des Körpers/ Zweibeinigkeit: Wirbelsäule doppel S-förmig; Unterstützungspunkt des Schädel unter Schwerpunkt deshalb schwache Nackenmuskeln; Brustkorb breiter als tief dadurch Körperschwerpunkt näher bei Längsachse; Fuß als Gehwerkzeug große Zehe nicht wie Daumen bewegbar; Hintergliedmaßen länger als bei Affen und stärker als Arme; Becken verbreitert und nach vorne gedreht dient als Schüssel für Eingeweide; aufrechte Haltung belastet untere Teile des Körers (Mensch nicht optimal angepasst an aufrechten Gang) --> Bandscheibenschäden, Plattfüße
• Zahnbogen und Gebiss: differenziertes Allesessergebiss, kleiner als das der Menschenaffen, Eckzähne unterscheidne sich kaum von Schneidezähnen, Backenzahnreihen nicht wie bei Menschaffen parallel, bewegliche Zunge und Lippen --> viele Sprachlaute
• Haarkleid: schwächer behaart, dichtere Behaarung nur wo viele Schweiss- und Duftdrüsen vorhanden sind
• Greifhand: Hand dient nicht mehr Fortbewegung, Daumen opponierbar, Unterarm um Längsache drehbar, Vorraussetzung für viele Formen der kulturellen Betätigung
• Großhirn und Schädelform: Großhirn ähnlich dem von Schimpansen und Gorillas, Gesichtschädel kleiner, Affenschnauze zurückgebildet, Sprachfähigkeit durch Gehirngrößenzunahme, Schädel hat Aufwölbung durch Großhirnwachstum erfahren --> Hohe Stirn
• Verlängerung der Jugend- und Altersphase: Neugeborenes weniger entwickelt und monatelang völlig hilflos, starke nachgeburtliche Entwicklung, Menschen überleben über Fortpflanzungalter hinaus, starke Generationsüberlappung --> Weitergabe von Tradition und Gruppenwissen, Lebenslang anhaltende Lernfähigkeit
• Sprache: mittel zur Vielfäligen Kommunikation, Vorraussetzung sind anatomisch aber auch Ausbildung des Sprachzentrums im Gehirn
• Verstnad: Gehirnleistunge, soziale Beziehungen im Gedächtnis halten, Nachdenken über sich und Umwelt, Lebensweise schnell änderbar

• von Henry W. Bates entdeckte Nachahmung einer anderen oftmals giftigen oder wehrhaften Art
• Vorteile für den Nachahmer
• Selektionsdruck wrkt in Richtung ewiner vollkommeneren Täuschung des Signalempfängers
• Beipsiel: wehrloser Hornissenschwärmer, ein Schmettlerling ahmt in seiner Färbung eine Hornisse nach zur Täschung von Fressfeinden

Rudimente sind Reste ehemals funktionstüchtiger Organe der Vorfahren die im Verlauf der Evolution ihre Funktion verloren haben. Sie können wichtige Hinweise auf Abstammung liefern:

• Haarkleid ist Rudiment einer ursprünglich reichen Behaarung
• Steißbein als Rückbildung der Schwanzwirbeläsule
• Ohrhöcker, Rest der Ohrspitze der Säuger
• Nickhaut (Rest eines dritten Augenlids, noch bei Kaninchen und Wiederkäuern ausgeprägt)
• Zirbeldrüse (Epiphyse im Gehirn)
• Eckzahn
• Brustwarze (beim Mann)
• Sgementierte Bauchmuskeln
• Wurmfortsatz

Man spricht von KO-Evolution wenn eine Symbiose zweier Lebewesen entsteht als Ergebnis wechselseitiger Anpassung:

• Fingerhut, Hummel: tiefen Blutenröhrchen des Fingerhuts sind auffälig gefärbt nach innen zu mit deutlich umrandeten Farbflecken. Der Eingang zur Blütenröhre ist als Landestelle für Insekten ausgebildet. Auf der Scuhe nach Nahrung kriechen vor allem Hummeln entlang der Farbmerkmale in die Blütenröhre. Dabei berühren sie Staubgefäße und Narben und führen so die Bestäubung der Blüten herbei.

Im Gegensatz zur Homologie handelt sich bei analogen Merkmalen um unabhängig voneinander entstandenen strukturellen Übereinstimmungen bei nicht näher verwandten Taxa. Dies kann durch ähnliche Lebensweise begründet sein wie hier. In diesem Fall ist die Analogie als Antwort auf bestimmte Bedingungen in der Umwelt zu verstehen.

Führt analogie Evolution eines Merkmals bei nicht näher verwandten Organismen zu einer derart hohen Ähnlichkeit, dass sie von einer Homologie nicht zu unterscheiden ist, spricht man von Konvergenz.

2 Schritte führen zur Artbildung: Zunächst Trennung von Teilpopulationen und damit Unterbrechung des Genflusses. Führt die unabhängige Entwicklung solcher Teilpopulationen dazu, dass sich ein Großteil der Individuen der einen Teilpopulation in bestimmten Merkmalen und in ihrem Genpool von den Mitgliedern der anderen Teilpopulation unterscheidet spricht man von Rassen (Unterarten) Vertreter verschiedener Rassen können Nachkommen erzeugen. Schließlich erfolgt eine genetische Isolation. Sie verhindert, dass sich angehörige der getrennten Populationen wieder erfolgreich kreuzen, selbst wenn das trennende Hindernis nicht mehr vorhanden ist.

Allopatrisch Artbildung: Artaufspaltung durch eine anfängliche Seperation

Sympatrische Artbildung: Teilpopulation wid inmitten Verbreitungsgebiets der Ausgangspopulation reproduktiv isolivert.

Beispiele: Raben und Nebelkrähe noch gehören beide Rassen der selben Art an, jedoch gibt es nur wenige gemischte Bastarde da sich die Gebite kaum überschneiden; Rabenkrähe in Westeuropa, Nebelkrähe in Osteruopa

Latimeria: 2m langer Quastenflosser. 200m tief im indischen Ozean, 70 Mio Jahre Fossile vorhanden

Schnabeltier: Merkmale von Reptilien und Säugetieren nicht mit Vöglen verwandt; Säugetiermerkmale: Behaarung, Milchdrüsen, Gehörknöchelchen, gleichwarme Körpertemperatur; Reptilienmerkmale: legt Eier, besitzt Kloake, Kiefer ist schnabelförmig, Beutelknochen am Becken, männliche Tiere mit Giftdrüsen

Wirkung der Evolutionsfaktoren führt zur Entstehung neuer Arten und Rassen. Vorgänge die bis zur Bildung neuer Arten führen bezeichnet man als intraspezifische Evolution. Führt die Evolution über neue Arten hinaus bis zur Bildung neuer Gatunngen, Familien und noch höheren Einheiten spricht man transspezifischer Evolution.

Beispiel; Übergang zum Landleben vor 450 Mio Jahren erreichten die Pflanzen vom Grünalgentypus zunächst Küstensümpfe und dann das Land.

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Ichthyostega

Archaeopteryx

Cynognathus

Cooksonia

Rhynia

Große organellenfreie Prokaryoten nahmen kleinere bakterienähnliche Organismen zum Beispiel als Beute in die Zelle auf. Diese wurden jedoch nicht verdaut, sondern lebten im Cytoplasma der Wirtszelle weiter, zunächst vielleicht als Parasit. Das Verhältnis zwischen den Zellen entwickelte sich jedoch so, dass beide Vorteile daraus zogen. In dem Wirt und Symbiont immer stärker voneinander abhängig wurden entstand ein Organismus dessen Bestandteile nicht mehr getrennt voneinander existieren können.

Ein Beweis könnte die doppelte Membran einiger Zellorganellen sein und auch die eigene Erbinformation (zum Beispiel Mitochondrien).