Die Evolutionsbiologie befasst sich mit der Geschichte des Lebens auf dieser Erde.
Eine gute Einführung liefert der Telekolleg Biologie zum Thema Evolution.
Hier geht es um Darwins große Reise ("Film") Hier gibt es Informationen.
Hier geht es zum Film in der ZDF Mediathek.
Evolution: Die Entwicklung des Lebens auf der Erde
Evolution bedeutet Entwicklung und erfolgt durch Veränderung des Genotyps und somit auch des Phänotyps betrachtet über einen langen Zeitraum von vielen Generationen
Evolution bedeutet Veränderung in Phänotyp (Gestalt) und Genotyp
Eigenschaften werden vererbt
Konkurrenz um Ressourcen als treibende Kraft
Variabilität (Unterschiedlichkeit) ist Voraussetzung für eine Anpassung, Steigerung der evolutionären Fitness
Selektionsfaktoren: Alle abiotischen und biotischen Umweltfaktoren
Anpassung ist ein passiver Prozess, Anpassung als Momentaufnahme im Zeichen sich verändernder Umweltbedingungen
Artbildung und Artentstehung ist ein Teil des evolutiven Prozesses
Evolution erfolgt(e) in großen und kleinen Schritten (Abhängigkeit von den Umweltfaktoren)
Prinzip der sparsamsten Erklärung:
Man geht immer die einfachste logischen Erklärung aus und zwar so lange, bis diese eventuelle widerlegt ist.
Hier eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten Evolutionstheorien aus der Wikipedia. Für uns sind besonders von Bedeutung:
sowie die auf Darwin basierende heute favorisierte synthetische Evolutionstheorie.
Sie vereinigt die Erkenntnisse der Darwinschen Selektionstheorie mit den modernen Erkenntissen der Genetiker.
Danach wirken verschiedene Evolutionsfaktoren zusammen auf den Genpool einer Population ein und können so zur Weiterentwicklung und Entstehung neuer Arten führen.
Evolutionsfaktoren sind:
Evolutionsfaktoren im weiteren Sinne:
Hier erfährst du mehr über diese Theorien:
Spektrum-Artikel über Darwins Selektionstheorie.
Video über Darwin von the simple biology
Video über Lamarck von the simple biology
Video Darwin vs Lamarck von the simple biology
Video über die synthetische Evolutionstheorie von the simple biology
Video über die Evolutionsfaktoren
Artikel: Epigenetik: Lamarck hatte (teilweise) recht
Hier ist ein übersichtlicher Artikel zum Ablauf der Evolution
Hier ist eine übersichtliche Seite mit vielen Bildern zum Ablauf der Evolution.
Hier ist ein Video von planet wissen zum Ablauf der Evolution
Fossilien
Es ist schwierig, empirisch nachzuweisen, wie die Evolution genau vor sich gegangen ist. Als wichtigste Belege für den Verlauf der Evolution dienen die Fossilien.
Hier geht es zum Wikipedia Artikel über Fossilien mit vielen Abbildungen.
Hier ist ein kurzer Film über Fossilien
"Lebende Fossilien"
Als lebende Fossilien, werden Arten oder Artengruppen bezeichnet, deren Körperbauplan sich über erdgeschichtlich lange Zeiträume kaum verändert hat.
Hier ist ein Referat über "lebende Fossilien" von Inga Köppen (Schuljahr 2013/14):
Brückentiere, Brückenformen
Ein Brückentier ist ein Tier, das Merkmale mehrerer Großgruppen in sich vereint. Das bekannteste Beispiel ist der Urvogel Archaeopterix, der sowohl Reptilienmerkmale als aus Vogelmerkmale besaß.
Homologie
Ein weiterer Beleg für die Evolution ist die Homologie. Ihr gegenübergestellt wird immer der Begriff der Analogie.
Hier ist ein Artikel dazu aus der Wikipedia mit Abbildungen zur Erläuterung.
Belege aus der Mikrobiologie und Genetik
Hier geht es zu einem zusammenfassenden pdf über Verwandtschaftsanalyse
Mechanismen der Evolution
Entstehung genetischer Variation
Rekombination:
Mutationen:
Zufällige Veränderungen von Genen bzw. Chromosomen und Chromosomensätzen
Mutationsrate beim Mensch 10-6 bis 10-5 pro Gen und Generation
Populationsgenetik: Die genetische Struktur von Populationen
Hardy-Weinberg-Gesetz
Hier ist ein Video (unterhaltsam, unmathematisch, englisch):
https://www.youtube.com/watch?v=JsuJlewaPX0
Hier ist ein gut verständlicher Artikel mit dem mathematischen Hintergrund: http://www.spektrum.de/lexikon/biologie-kompakt/hardy-weinberg-gesetz/5264
Zufallseffekte verändern Populationen
Durch Migrationen (Individuen wandern ein/aus) kommt es zur Veränderung der genetischen Struktur von Populationen (Genfluss)
Gendrift:
Durch Zufallsereignisse wird der Genpool (die Allelfrequenzen) verändert
Evolutionsfaktoren
Als Evolutionsfaktoren wirken:
Hier ist eine kurze Erläuterung dieser Fachbegriffe aus der Wikipedia.
Selektion
Individuen, die aufgrund ihrer Eigenschafen besser an die abiotischen und biotischen Umweltfaktoren angepasst sind, haben einen Selektionsvorteil gegenüber den weniger gut angepassten.
Umgekehrt haben Individuen, die nicht so gut angepasst sind, einen Selektionsnachteil.
Ein typisches Beispiel für Selektion liefert der Birkenspanner mit seinem Industriemelanismus in England.
Hier ist eine interaktive Animation von planet schule mit Erläuterung:
https://www.planet-schule.de/sf/php/mmewin.php?id=161
Selektionsfaktoren
Als Selektionsfaktoren können alle ökologischen Faktoren (also abiotische und biotische) wirken!
Beispiele
abiotische Selektionsfaktoren
biotische Selektionsfaktoren
Die Selektionsfaktoren bewirken einen Selektionsdruck, der in eine bestimmte Richtung wirkt. So kommt es zu Veränderungen des Genpools.
Genpool = Gesamtheit der Gene einer Population
Population: Vertreter einer Art in einem zusammenhängenden Lebensraum
Beispiel: Alle Buntspechte in einem zusammenhängenden Waldstück bilden eine Population.
Selektionsformen
Verändert sich die Umwelt in eine bestimmte Richtung, kommt es beispielsweise wie aktuell zu einer Klimaerwärmung über einen längeren Zeitraum, so findet eine gerichtete Selektion statt.
Daneben gibt es auch eine stabilisierende Selektion, bei der der Selektionsdruck in Richtung der am häufigsten ausgeprägten Merkmalskombination geht. So ist es bei gleichbleibenden Umweltbedingungen.
Die Variationsbreite wird dadurch verringert.
Haben nicht die „Durchschnittstypen“ einen Selektionsvorteil sondern die Extremtypen an beiden Seiten des Merkmalsspektrums, kommt es zu einer disruptiven Selektion. Diese führt letztendlich zur Merkmalsaufspaltung, zur Ausbildung unterschiedlicher Phänotypen.
Hier ist eine Zusammenfassung dieser Selektionstypen mit den entsprechenden Graphen:
http://www.biologie-schule.de/evolutionsfaktor-selektion.php
Sexuelle Selektion
Männchen mit bestimmten Merkmalen haben eine größere Chance, sich fortzupflanzen.
Dies kann mit der weiblichen Partnerwahl zusammenhängen. In anderen Fällen kämpfen die Männchen um die Vorherrschaft.
Somit sind Männchen mit besonderen Merkmalen (z.B. besonders kräftig (Gorilla), besonders farbenprächtig (Pfau)) bevorzugt.
Gute-Gene-Hypothese
Partnerwahl nach Körpermerkmalen => Rückschluss auf genetische Austattung
Kompatible Gene-Hypothese
Partnerwahl nach Kompatibilität der Gene
Sexy-Son-Hypothese:
Die Weibchen gehen davon aus, dass die fittesten Männchen auch die fittesten Nachkommen hervorbringen.
Sexualdimorphismus
Männchen und Weibchen einer Art unterscheiden sich aufgrund der sekundären Geschlechtsmerkmale (z.B. Körpergröße, Statur) stark.
Evolution und Verhalten
Verhalten beeinflusst die Evolution:
Habitatwahl
Partnerwahl
Investition in Nachkommen
Paarungssysteme
Promiskuität: Viele Sexualkontakte ohne nähere Bindung
Brutpflege:
· maternal (Mutter)
· paternal
· biparental
· kooperativ (Unterstützung von anderen Gruppenmitgliedern)
Isolation und Artbildung
In der modernen Systematik geht man immer davon aus, dass sich eine Ausgangsart aufspaltet und daraus zwei Folgearten entstehen (dichotome Aufspaltung).
Von zwei Arten kann man nach der Definition des Biologischen Artbegriffs erst dann sprechen, wenn keine Vermischung mehr möglich ist, d.h. keine Paarung und Zeugung fortpflanzungsfähiger Nachkommen erfolgt (Kriterium der reproduktiven Isolation)
Artikel zur Artbildung aus der Wikipedia
Kurzes Video zur allopatrischen Artbildung
Video zur Artbildung allgemein
Adaptive Radiation
Entstehen innerhalb eines kurzen Zeitraums aus einer Ausgangsart mehrere Folgearten, so spricht man von adaptiver Radiation.
Beispiel: Darwinfinken auf Galapagos
Evolution im Zeitraffer – Evolution der Grippe-Viren
Viren haben große Populationsgrößen und kurze Generationszeiten
· vollständiger Replikationszyklus eines Virus in der Wirtszelle dauert oft nur wenige Stunden => Entstehung vieler Tausend Viren zur Folge.
· hohe
Mutationsraten:
viralen RNA-Polymerasen besitzen keine Fehlerkorrektur-Funktion
=> mit einer (hohen) Wahrscheinlichkeit von 1/1000 bis 1/10000 werden falsche Nukleotide bei der RNA-Replikation eingebaut.
Die Fehlerrate ist ca. 1000fach höher als die der menschl. DNA-Polymerase .
· wird eine Wirtszelle von 2 versch. Virustypen befallen, kann es zur Entstehung eines neuen Virustyps mit neuen (kombinierten) Eigenschaften kommen (Mosaikvirus)
Hier sind ausführliche Informationen.
Spiegel online-Artikel: Stammbaum der Grippeviren
Evolution des Menschen
Interessante Links:
Planet Wissen - Evolution des Menschen auf you tube
Planet Schule - Den Neandertalern auf der Spur
Quarks und Co: Wieviel Neandertaler steckt in uns?
Hier ist eine ganze Seite zum Thema Evolution des Menschen
Hier ist eine Übersicht über die wichtigsten Vertreter als pdf
Stammbaumerstellung
3 Domänen
Phylogentische Systematik nach Hennig
Grundgedanke:
Entwicklung eines Stammbaums mit den Gruppen, die sich auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück verfolgen lassen (=> Geschlossene Abstammungsgemeinschaft, Monophylum)
Evolutive Neuheit als „Ausweis“
Statt von „Familien“, „Stämmen“ spricht man nur noch von „Taxon“ (Gruppe)
Beispiel:
Die Insekten (Insecta) bilden ein Monophylum, eine geschlossene Abstammungsgemeinschaft, weil sie und nur sie
besitzen.
Artikel: Warum Reptilien heute Sauropsida heißen sollten
Cytochrom-C-Stammbaum
Die Abfolge der Aminosäuren im Cytochrom-C-Protein wird verglichen und nach der Ähnlichkeit ein Stammbaum erstellt.
RNA- und DNA – Stammbäume
Man nimmt die Übereinstimmung der DNA-Sequenzen als Anhaltspunkt.