hi ihr!!

bin neu hier und wollte meine evolutionssachen auch mal hochladen, aber das klappt nicht so ganz, also kopier ichs einfach und hoffe auf zahlreiche verbesserungsvorschläge
Evolution
Ursachen der Artenvielfalt:
1.Lehre von der Artkonstanz
Unveränderlichkeit der Arten
Schöpfung
Vertreter der Artkonstanz:
Carl von Linné
1707 – 1778
Begründer der Systematik
Lehre der Artkonstanz
’ alle Arten, so wie wir sie jetzt vorfinden, sind seit Beginn der Welt vorhanden
’ Gruppierung von Arten nach Ähnlichkeit
Pflanzen: Ordnung nach Blütenorganen
Tiere: Ordnung nach anatomischen & physiologischen Merkmalen
Georges Cuvier
1767 – 1832
franz. Naturforscher
- hielt an Konstanz fest
- Arten starben aus
Katastrophentheorie
’ Naturkatastrophen vernichten das Leben in größeren Zeitabständen ’ betroffene Regionen wurden durch Neuschöpfung & Zuwanderung wieder besiedelt
2.Evolutionsgedanke
Veränderlichkeit der Arten
Verwandtschaft + gemeinsamer Ursprung
heute existierende Arten haben sich aus heute nicht mehr existierenden Arten entwickelt
Beginn des 19. Jhd. : Evoltionsgedanke tritt in Vordergrund
Evolutionstheorien
Jean-Baptiste de Lamarck
1744 – 1829
Begründer der Abstammungslehre
kontinuierlicher Artenwandel
Ursache: Umweltveränderungen
’ veränderte innere Bedürfnisse & Gewohnheiten
’ Umwandlung von Organen & Körperteilen
Mechanismen:
1. Gebrauch & Nichtgebrauch:
Körperteile, die intensiv benützt werden, entwickeln sich größer & stärker, nicht gebrauchte verkümmern.
2. Vererbung erworbener Eigenschaften:
Die im individuellen Leben erworbenen Eigenschaften werden auf die Nachkommen vererbt.
’ Theorie basiert auf Spekulationen (Vergleich von Fossilen mit rezenten Lebewesen)
Evolutionstheorie nach Darwin
Abstammungslehre/ Theorie zur Entstehung der Arten
’ alle Arten stammen von wenigen Stammformen ab
Selektionstheorie
= Theorie der natürlichen Auslese
Ursache für Artenvielfalt: natürliche Auslese oder Selektion
Schlussfolgerungen:
struggle for life
Überproduktion von Nachkommen ’ Kampf ums Dasein unter den Individuum;
Konkurrenz um begrenzte Ressourcen (Nahrung, Brutplätze etc.)
survival of the fittest
Wettbewerb um Nahrung, Lebensraum & Geschlechtspartner ’ nur die am besten angepasst
sind, überleben
natural selection
natürliche Auslese oder Selektion ’ Veränderung der Arten über Generationen (passive
Anpassung
’ treibende Kräfte: ungerichtete erbliche Variationen d. Individuen & natürliche Selektion
Selektionstheorie:
jede Art erzeugt mehr Nachkommen, als aufgrund der zur Verfügung stehenden Nahrungsquellen überleben könnten ’ Überproduktion
Individuen einer Art zeigen Unterschiede in Bau, Lebensweise & Verhalten
’ Varietäten innerhalb einer Population
variierende Merkmale sind erblich
Individuenzahl einer bestimmten Art bleibt über längeren Zeitraum konstant
’ Stabilität d. Populationen
Sterblichkeitsrate relativ hoch
innerhalb einer Population zwischen Individuen: Kampf ums Dasein
’ Träger vorteilhafter Merkmale überleben wahrscheinlicher
’ natürliche Selektion
Nahrung und Raum sind begrenzt
Nahrung & Raum begrenzt + Überproduktion
’ intraspezifische Konkurrenz + genetische Variabilität nehmen zu
’ Selektion + Vererbung
’ Evolution = Veränderung der Arten
Hauptaussage der Selektionstheorie:
Population = genotypisch & phänotypisch verschiedene Individuen
Selektion = nur bestimmte Individuen überleben ’ mehr Nachkommen als andere
’ steuern mehr Gene zum Genpool bei
bessere Anpassung an Umwelt = höherer Fortpflanzungserfolg = höhere Fitness
Synthetische Evolutionstheorie:
moderne Evolutionstheorie, auch Neodarwinismus
’ basiert auf Theorie Darwins wie Überproduktion, erbliche Variabilität (Mutationen), Selektion
’ wird erweitert durch neuste Kenntnisse d. Zellforschung + Molekularen Genetik +
Populationsgenetik
Schwerpunkt auf Population + Genpool
Population = Einheit der Evolution
Population bildet Genpool
Selektion = zentraler Mechanismus der Evolution
beruht auf Zusammenspiel von Evolutionsfaktoren: Mutation, Rekombination, Migration, Gendrift, Fehlen von Panmixie Selektion, (Isolation)
Beweise: analoge Organe, homologe Organe, Koevolution
Aktualitätsprinzip: heute nachweisbare Evolutionsfaktoren wirkten auch in Vergangenheit
Evolution = Änderung der Allelfequenz in einer Population (Genpoolveränderung) im Laufe der Generationsfolge
Die genetische Struktur von Populationen – Begriffe (Populationsgenetik)
Allele: die verschiedenen oder gleichen Ausprägungsformen eines Gens, die jeweils einander entsprechenden Stellen auf den homologen Chromosomen einnehmen + in ihrer Wirkung das gleiche phänotypische Merkmal betreffen
Allelfrequenz: die Häufigkeit, mit der bestimmte Allele (A oder a) in einer Population vorkommen
genetische Struktur: Gesamtheit aller Genotypen in einer Population und deren zahlenmäßiges Verhältnis
genetische Variation: Inividuen einer Population haben unterschiedliche Erbanlagen
Genotypenfrequenz: die Häufigkeit mit der bestimmte Genotypen (AA, Aa oder aa) in einer Population vorkommen
Genpool: Gesamtheit aller Gene der Individuen einer Population
heterozygot: ein Individuum trägt für ein bestimmtes Gen verschiedene Allele (Aa)
homologe Chromosomen: je zwei in Größe, Gestalt und Muster gleiche Chromosomen in diploiden Zellen, die zwar die gleichen Gene, nicht aber die gleichen Allele tragen müssen
homozygot: ein Individuum trägt für ein bestimmtes Gen die gleichen Allele (AA oder aa)
Mutation: vererbbare Veränderung der genetischen Information; entstehen spontan oder durch bestimmte Einwirkungen (z.B. UV-Strahlung)
phänotypische Variation: Individuen einer Population unterscheiden sich in ihren (sichtbaren oder messbaren) Eigenschaften, bedingt durch genetische Variation und durch modifizierende Umwelteinflüsse wie z.B. das Nahrungsangebot
Polymorphismus: bezeichnet das Vorkommen genetisch (+ phänotypisch) verschiedener Individuen innerhalb einer Population
Population: Gesamtheit aller artgleichen Individuen, die im gleichen Lebensraum leben und sich uneingeschränkt miteinander fortpflanzen können.
Rekombination: durch geschlechtliche Fortpflanzung ermöglichte Neukombination von Allelen
Variation: bedeutet einerseits die (genotypische und phänotypische) Vielfalt einer Population, andererseits aber auch deren Veränderlichkeit
Evolutionsfaktoren
1.Mutation:
Zufällige, ungerichtete Veränderung der DNA (durch z.B. UV-Strahlung, Chemikalien)
bewirkt genetische Variabilität
Durch Mutation wird der Genpool erweitert (neue Allele entstehen)
vorteilhafte/ negative oder neutrale Auswirkungen
betreffend: einzelnes Gen (Punktmutation, Crossing- Over), Chromosomenstruktur (Chromosomenmutation) o.Anzahl der Chromosomen (Genommutation)
Mehr Genotypen = Mehr Phänotypen
erhöht genetische Variabilität
2.Rekombination:
Neukombination von Allelen bei der Gametenbildung führt zu einer genetischer Variabilität in Population
+ Änderung der Allelfrequenz im Genpool
Ursachen:
1.Intrachromosomale Rekombination infolge von Crossing over (Überkreuzung von Chromosomen mit anschließendem Bruch, sodass Teile ausgetauscht werden) während Prophase I der Meiose
2.Interchromosomale Rekombination: zufällige Verteilung väterlicher & mütterlicher Chromosomen während Metaphase I der Meiose
3.Migration
Abwanderung = genetische Variabilität nimmt ab
Zuwanderung = genetische Variabilität nimmt zu (mehr Gene im Genpool)
4.Gendrift
zufällige, nicht durch Selektion bewirkte Veränderung des Genpools/ der Allelenfrequenz
häufig bei rascher Dezimierung der Population durch Katastrophen (Trockenheit, Überschwemmung etc.)
möglich, dass Merkmale, die in Ausgangspopulation nachteilig waren, jetzt durch Fehlen von konkurrierenden Phänotypen höhere Fitness aufweisen
Je kleiner Population, umso stärker ist Wirkung des Gendrifts
Gründerprinzip + Flaschenhalseffekt als Voraussetzung
- Gründerprinzip: Gründung einer Population durch wenige Individuen (zufälliger Phänotyp)
- Flaschenhalseffekt: vorrübergehend geringe Populationsgröße ’ geringe genetische Variabilität
5.Fehlen von Panmixie
Am besten angepasste Individuen (größte Fitness) haben größere Chance sich fortzupflanzen (siehe sexuelle Selektion)
6.Selektion
Veränderung der Genhäufigkeiten einer Population als Folge unterschiedlicher Fitness bestimmter Individuen in gegebener Umweltsituation „survival of the fittest“ ’ Fortpflanzung
vermindert genetische Variabilität
passiver Prozess
Seketionsdruck bei veränderten Umweltbedingungen ’ Veränderung des Genpools
Künstliche Selektion: Selektionsdruck durch Menschen
Sexuelle Selektion:
a.) intersexuelle Selektion: Ein Geschlecht wirbt, das andere wählt (z.B. Pfau)
b.) intrasexuelle Selektion: Ein Geschlecht kämpft um das andere/ Rivalenkampf (z.B. Hirsch)
Abiotische Selektionsfaktoren
- Temperatur (z.B. Bergmannsche Regel als Folge von Anpassung an Umwelt)
- Gifte (z.B. Antibiotika-Resistenzbildung bei Bakterien)
- Wind (z.B. flügellose Insekten auf stürmischen Inseln)
Biotische Selektionsfaktoren
- Intraspezifisch: Konkurrenz um Habitat, Nahrung, Sexualpartner
- Interspezifisch: Räuber-Beute, Probiose, Symbiose, Antibiose, Mutualismus, Parasitismus
Isolation
= Verhinderung des Genaustauschs zwischen Individuen oder Populationen durch Isolationsmechanismen
Isolationsmechanismen:
Faktoren, die 2 Arten davon abhalten, fruchtbare Nachkommen hervorzubringen
Hybridisierung = Kreuzungen artverschiedener Individuen mit Nachkommen
sind nicht Ursache von Artbildung, sondern ihre Folge
reproduktive Isolation: Fortpflanzungsisolation; Genaustausch zwischen 2 Arten wird durch u.g. Barrieren verhindert
1.Präzygotische Fortpflanzungsbarriere
Barrieren vor Befruchtung der Eizelle
verhindern Paarung bzw. Befruchtung
Dazu gehören:
geografische Isolation: getrennte Verbreitungsgebiete
Ökologische Isolation: Unterschiedliche Anforderungen an Habitat im Bezug auf Fortpflanzung/ Bindung der Paarung an unterschiedlich Habitate (z.B. Fruchtfliegen an verschiedene Früchte)
Zeitliche Isolation: unterschiedliche Paarung- und Fortpflanzungszeiten
Ethologische Isolation: unterschiedliches Paarungs- und Balzverhalten ’ falsche Signale, „Missverständnisse“
Mechanische Isolation: morphologisch/ anatomisch nicht zusammenpassende Geschlechtsorgane
Gametische Isolation: erfolglose Befruchtung der Eizelle; Unverträglichkeit der Keimzellen
2.Postzygotische Fortpflanzungsbarriere
Diese Barrieren nach Befruchtung der Eizelle
Dazu gehören:
Bastardsterblichkeit/ontogenetische Isolation: Absterben der Zygote/ des Keims wegen Fehlsteuerungen während d. Embryonalentwicklung
Bastardsterilität/ genetische Isolation: Absterben, Sterilität oder verminderte Fitness d. Art-Mischlinge (Hybriden, z.B. Maultiere)
Bastardzusammenbruch: Sterilität oder verminderte Fitness erst in Tochtergeneration
Selektionsformen:
Bei gleichbleibenden Umweltbedingungen:
reduzierende Selektion
schränkt phänotypische + genetische Variabilität ein
Richtung = optimaler Phänotyp
Bsp.: Fliegen mit sehr kurzen und sehr langen Flügeln haben Selektionsnachteil ’ Allele werden in Folgegenerationen eleminiert
stabilisierende Selektion
schränkt phänotypische + genetische Variabilität ein
Richtung = optimaler Phänotyp
erhält zusammen mit Mutationen den Ist-Zustand der phänotypischen + genetischen Variabilität
transformierende Selektion (dynamisch)
verschiebt Häufigkeit der Phänotypen in Richtung eines neuen Optimums
Bsp.: langsame Mäuse werden schneller gefressen; durch Selektion wird Verteilungskurve für Merkmal „Schnelligkeit“ verschoben
kein Fell ’ Fell
disruptive Selektion (aufspaltend)
spaltet phänotypische + genetische Verschiedenheit in Richtung auf mehrere/ verschiedene Optima
extreme Varianten = Selektionsvorteil
sympatrische Artbildung begünstigend (z.B. Schnabelformen = Einnischung)
weißes Fell (Durchschnitt) ’ braunes Fell (Durchschnitt)
frequenzabhängige Selektion/ balancierter Polymorphismus
Selektionsvorteil ist von Häufigkeit d. Phänotyps abhängig
seltenere Varianten können begünstigt werden; z.B. weil seltener erbeutet ’ ausgewogenes Nebeneinander mehrerer Phänotypen in Population
Künstliche Selektion
Selektionsdruck wird vom Menschen ausgeübt
Bsp.: Schweinezucht
- herkömmliche Art: dünn
- Selektionsdruck: dick sein
- Selektionsvorteil: je dicker desto höher ist Fitness, weil dickste Schweine zur Weiterzucht ausgewählt werden
Bsp: Gift gegen Käfer
- Gendrift: viele Individuen sterben durch Gift, nur wenige überleben, geringere genetische Variabilität; Merkmal (das immun gegen Gift macht), das in Ausgangspopulation nutzlos war, bringt nun Selektionsvorteil mit sich (Präadaption) ’ Gen wird weitervererbt + Population wächst wieder
Sexuelle Selektion
a.) intersexuelle Selektion: Ein Geschlecht wirbt, das andere wählt (z.B. Pfau)
b.) intrasexuelle Selektion: Ein Geschlecht kämpft um das andere/ Rivalenkampf (z.B. Hirsch)
Sexualdimorphismus:
Unterschiede zwischen den Geschlechtern (Verhalten, Aussehen, etc.)
kein Ergebnis natürlicher Selektion ’ neue Theorie („Ergebnis weiblicher Partnerwahl“ ,Darwin)
Männchen oft prachtvoll, Weibchen eher unscheinbar
Dient d. Anlockung der Weibchen
Oftmals Selektionsnachteil wegen Tarnung/ Flucht vor Fressfeinden ’ im Laufe der Evolution: Kompromiss, sodass Männchen zwar noch prachtvoll und attraktiv genug ist, dennoch gute Überlebenschancen haben
Für Weibchen gilt: Je prachtvoller, desto besser ’Indikator für gute Erbanlagen
Für Männchen gilt: je prachtvoller, desto konkurrenzfähiger, höhere Fitness
Beispiel Hahnenschweifwidas: Hähne mit kurzem, mittellangem und langem Schwanz; Durch Weibchen wirkt Selektionsdruck auf die mit kurzem und mittellangem Schwanz, da sich Weibchen bevorzugt mit Hähnen mit langen Schwanzfedern paaren ’ transformierenden Selektion ’ lange Schwänze = Selektionsvorteil ’ können ihre Gene vermehrt in Genpool d. Folgegeneration einbringen, da sie mehr Fortpflanzungserfolg haben = Fitness höher
Der Artbegriff
1.Morphologische / Typologische Artdefinition:
Gesamtheit der Individuen, die in allen wesentlichen (morphologischen) Merkmalen untereinander + mit ihren Nachkommen übereinstimmen
Abgrenzung der Arten aufgrund ihres Aussehens ’ „Morphospezies“
Hilfskonstruktion (versagt z.B. bei Zwillingsarten)
2.Biologische Artdefinition:
Eine sich wirklich oder potentiell fortpflanzende natürlichen Populationen, die von anderen reproduktiv isoliert ist
Ergebnis = Biospezies
versagt bei a-sexuellen Lebewesen + Fossilien
3.Populationsgenetische Artdefinition:
Eine Art besteht aus einer Population, deren Genpool von anderen Arten isoliert ist
4. Rasse = Unterart, Subspezies; Population einer Art, die sich in wenigstens einem homozygoten
Merkmal von Restpopulation unterscheidet
Entstehung neuer Arten
Allopatrische Artbildung:
Allos = verschieden ; patros = Heimatland
Genpool einer Population wird durch geographische Barriere in zwei oder mehrere Teile aufgespaltet ’ geografische Isolation
Teilpopulationen unterliegen unterschiedlichem Selektionsdruck (andere abiotische + biotische Selektionsfaktoren)
entwickeln sich unabhängig voneinander; Genfluss ist unterbrochen
Durch Mutation entstehen neue Formen
verschiedene Fitness aufgrund unterschiedlichem Selektionsdruck ’ durch Gendrift sind möglicherweise die vorher am besten angepassten Arten nicht in Teilpopulation enthalten
Neue Unterarten entstehen (geographische Rassen), Genpool unterscheidet sich von Ausgangsgenpool ’ bei Aufhebung d. Isolation Verschmelzen der beiden Genpools noch möglich
Mutationen bewirken dass langfristig aus geografischer reproduktive Isolation wird (Artaufspaltung)
Allopatrie = Das Nicht-Überschneiden, d.h. die vollständige geografische Seperation der Verbreitungsgebiete ’ Begegnung & Kreuzung ausgeschlossen
Geographische Barriere = Voraussetzung für allopatrische Artbildung
Wirksame Evolutionsfaktoren:
- Gendrift: Gründerindividuen eines neu besiedelten Areals tragen zufällige Auswahl des Genpools
der Stammpopulation
- Mutation und Rekombination finden unabhängig von Stammpopulation statt
- Selektion: andere abiotische + biotische Selektionsfaktoren im isolierten Areal
Separation = räumliche Trennung von Teilpopulationen = Voraussetzung für allopatrische Artbildung
Separation kann erfolgen durch:
Geographische Barriere: Unterbindung von Panmixie (Vermischung der Gene); Bsp. Darwin-Finken
Klimatische Veränderungen: Bsp. Versteppung oder Vereisung
Tektonische Veränderungen: Durch das Auftauchen bzw. Absinken von Landbrücken werden aquatische bzw. terrestrische Populationen voneinander getrennt; Bsp. Kontinentaldrift (Australien)
Durch große Entfernungen der Randgebiete eines zusammenhängenden Verbreitungsgebietes
Separation kann zur Aufspaltung führen, muss aber nicht!
Sympatrische Artbildung bei Tieren
Sym = gleich; patros = Heimatland
Neue Art inmitten des geografischen Verbreitungsgebiets d. Ausgangsart
Ursachen: (intra- bzw. interchromosomale) Rekombination (Crossing-Over, Genkopplung), Mutationen
Beispiel Finken auf den Galapagosinseln (13 Arten)
Kleine Gründerpopulation des körnerfressenden Bodenfinkes
Hohes Nahrungsangebot, keine artfremde Konkurrenz, keine Fressfeinde
Starke Vermehrung
Intraspezifische Konkurrenz nimmt zu
Mutation/ Rekombination ’ Konkurrenzvermeidung durch Einnischung ’ nutzen andere Nahrungsquellen, „wandern“ ab
Ökologische Einnischung + Artaufspaltung
Einnischung
ökologische Nische= gesamtes Beziehungssystem einer Art und ihrer Umwelt
Einnischung = Konkurrenzverminderung
Voraussetzungen für sympatrische Artbildung:
Population bewohnt ein Areal mit mind. 2 verschiedenen ökologischen Bedingungen
mehrere Genotypen, die jeweils bei einer ökologischen Bedingung Selektionsvorteil haben
Vorhandensein von Mutanten, die zwei Merkmale (z.B. Schnabelform + Vorliebe für Nahrung) vereinen, die zusammen vorteilhaft sind
Genaustausch zwischen verschiedenen Chromosomen auf dasselbe Chromosom ’ Genkopplung:
Schnabelform + Vorliebe für bestimmte Nahrung
Sympatrische Artbildung bei Pflanzen
durch Polyploidie (zusätzlicher Chromosomensatz) reproduktiv von Ausgangspopulation isoliert
Ursache: Genommutation
Ausfall/ Störung der Meiose ’ diploide Gameten ’ Selbstbefruchtung ’ tetraploide, fertile Pflanzen (AAAA), von diploiden reproduktiv isoliert
Polyploide Pflanzen: vitaler als diploide wegen breiterer genetischer Variabilität + Anpassungsfähigkeit ’ Autopolyploidie
Allopolyploidie: 2 nahe verwandte diploide Artenkreuzen sich (AA x BB) ’ steriler diploider Nachkomme (AB; steril, da Chromosomensätze A und B nicht homolog sind) ’ Ausfall d. Meiose bei Gametenbildung + Selbstbefruchtung ’ tetraploider Organismus (AABB) ’ fertil, reproduktiv isoliert
Getreidesorten Dinkel und Weizen = alloploide Pflanzen (AABBDD, hexaploid)
Adaptive Radiation
Aufspaltung einer Population in viele verschiedene Rassen oder Arten (Radiation) als Folge d. Anpassung (Adaption) an verschiedene ökologische Nischen
Phasen der adaptiven Radiation am Bsp. Darwinfinken
1.Gründung d. Stammpopulation ’ keine Konkurrenten/ Fressfeinde ’ starke Vermehrung ’ intraspezifische Konkurrenz nimmt zu
2. Geografische Isolation ’ weichen auf Nachbarinseln aus (Genfluss zur Stammpopulation wird unterbunden)
3.Einnischung: Nachbarinseln = andere ökologische Bedingungen; zunehmende Individuenzahl ’ intraspezifische Konkurrenz nimmt zu ’ Einnischung zwecks Konkurrenzvermeidung + Selektionsdruck ’ Mutationen
4.Radiation ’ Kehren Individuen d. Nachbarinseln zur Ausgangspopulation zurück ’ können aufgrund untersch. Ansprüche an Umwelt/ ökologische Nischen nebeneinander existieren (Co-Existenz) = 2 verschiedene Arten
Adaptive Radiation kann stattfinden, wenn...
neues, unbewohntes Areal besiedelt wird (in dem zahlreiche ökologische Nischen frei sind, z.B. Galapagos-Inseln)
ökologische Nischen durch Untergang großer systematischer Gruppen frei werden (z.B. Saurier)
neue ökologische Nischen durch die Evolution anderer Lebewesen entstehen (Co-Evolution)
Konvergente Entwicklung/ Konvergenz
Entstehung analoger Merkmale/ ähnlicher Erscheinungsformen aufgrund ähnlicher Lebensweise
gleichartiger Selektionsdruck ’ Nutzung ähnlicher ökologischer Lizenzen + der Bildung ähnlicher ökologischer Nischen (Bsp.: Maulwurf + Maulwurfgrille; afrikanische + amerikanische Wüstenpflanzen)
Koevolution
Wechselbeziehungen zweier sich gegenseitig beeinflussender Arten in Evolution
Radiation einer Art kann Radiation anderer Organismen bewirken
(Blütenpflanzen - Insekten)
Indizien und Belege für Evolution
Homologie
= Übereinstimmung von Organen oder Strukturen bei Organismen verschiedener Arten, die auf gemeinsamer genetischen Information, also auf gemeinsamen Vorfahren beruht
’ Homologien zwischen 2 verschiedenen Arten beweisen Verwandtschaft, d.h. Beleg für Evolution
Homologiekriterien nach Remane (1952)
Kriterium
Definition:
Organe sind homolog, wenn ...
Bsp.
Der Lage
Sie im Bauplan zweier Lebewesen gleiche Lage aufweisen (& in Anzahl+ Verknüpfung d. Teilstrukturen übereinstimmen)
Vorderextremitäten
d. Wirbeltiere (Vogelflügel u. Delphinflosse)
Der spezifischen Qualität
Sie in mehreren charakteristischen Merkmalen (Bauteile/Material) übereinstimmen
Hautschuppe vom Hai & Zahn vom Menschen
Der Stetigkeit/ Kontinuität/ Verknüpfung durch Zwischenformen
Sie sich durch Zwischenformen (in d. Embryonalentwicklung oder bei lebenden o. fossilen ausgewachsenen Organismen) verbinden lassen
- Schwimmblase d. Fische und Lunge d. Landwirbeltiere
- Übergang von Blatt zu Dornen bei Kakteen
- Greiffuß d. Menschenaffen und Fuß d. Menschen (Greiffuß in Embryonalentwicklung)
Analogie = Ähnlichkeit von Merkmalen aufgrund ähnlicher Angepasstheit; Ähnlichkeit die auf gleicher Funktion beruht
Konvergenz = Entstehung analoger Merkmale aufgrund ähnlicher Lebensweise/ gleichem Selektionsdruck ’ führt zu Analogie
analoge/ konvergente Organe = Organe mit gleicher Funktion aber unterschiedlichen Grundbauplänen
Beispiel: Grabbein Maulwurf – Maulwurfsgrille
- gleiche Funktion (Graben)
- verschiedenartiger Aufbau (Maulwurf: knöchernes Innenskelett; Maulwurfsgrille:
Außenskelett aus Chitin)
Homologien in Entwicklung und Verhalten
Biogenetische Grundregel (Haeckel): Die Ontogenese (Keimesentwicklung) ist eine kurze, unvollständige Rekapitulation/ Wiederholung der Phylogenese. (Stammesentwicklung)
Erklärung:
- Embryonalstadien heute lebender Organismen zeigen häufig einzelne Merkmale von
stammesgeschichtlich älteren Organismen ’ gemeinsame Abstammung/ Vorfahren
Einschränkungen:
- Nicht alle Merkmale, die in Ontogenese auftreten = Wiederholungen d. Phylogenese
’ kein Hinweis für Verwandtschaft
- Nicht jedes ursprüngliche Merkmal tritt in Ontogenese wieder auf ’ niemals gesamte
Phylogenese; nur Ausbildung einzelner, ursprünglicher Merkmale wiederholt
- Nicht Erwachsenstadien d. Ahnen, sondern Embryonalstadien werden rekapituliert
(z.B. Kiementaschen bei Landwirbeltieren in Embryonalentwicklung)
’ Während Ontogenese werden phylogenetisch ältere Embryonalstadien einzelner Organe
durchlaufen.
Der Genetische Code
Eigenschaften, die für Evolution entscheidend sind:
universell (gilt für fast alle Lebewesen) ’ Beweis für gemeinsamen Vorfahren + Evolutionstheorie
redundant (verschiedene Tripletts codieren ein und die selbe AS) = Aminosäuresequenzanalyse, die der Bestimmung des Verwandtschaftsgrades dient, ist deswegen ungenau (s.u.)
Präzipitintest (Immunologischer Verwandtschaftshinweis)
Ziel: Grad der Verwandtschaft/ Ähnlichkeit verschiedener Proteine festzustellen
Bsp.: Vergleich des Blutes von Mensch und Kaninchen/ der Serumreaktion
1.Herstellung des Antiserums: Kaninchen wird Humanserum injiziert ’ Bildung von Antikörpern ’ Antiserum
2.Reaktion des menschl. Serums: Mischung des Antiserums mit Seren anderer Säuger
Ergebnis: Präziptinreaktion fällt unterschiedl. stark aus:
* Schimpansenserum: 85 % der Eiweiße werden ausgefällt
* Gorillaserum: 64 % der Eiweiße werden ausgefällt
* Pferdserum: 2% der Eiweiße werden ausgefällt
* Känguruhserum: 0% der Eiweiße werden ausgefällt
Mit zunehmender stammesgeschichtlicher Distanz nimmt Grad der Ausfällung ab
’ Je weniger Eiweiße beim Vergleich zweier Tierformen durch die Präziptinreaktion
ausgefällt werden, desto weniger sind sie miteinander verwandt.
Aminosäuresequenzanalyse
Ziel: Maß für verwandtschaftliche Zusammengehörigkeit + verwandtschaftlichen Abstand zwischen den Formen
Vergleich eines Proteins, das bei verschiedenen Lebewesen mit gleicher Funktion vorkommt
Übereinstimmung zahlreicher Aminosäurepositionen = gemeinsamer Ursprung
Abweichungen in einigen Positionen verursacht durch Mutationen: Veränderungen einzelner Aminosäurepositionen, ohne Funktion des Proteins zu ändern
’ Je mehr Aminosäure-Unterschiede in Proteinen zweier verglichener Lebewesen auftreten, desto mehr Zeit ist verstrichen, seit sich Formen vom gemeinsamen Vorfahren trennten;
je mehr Mutationen, desto länger her ist stammesgeschichtliche Trennung
Methode: Verwendung von 2 Restriktionsenzymen, diese spalten Proteine hinter bestimmten AS ’ Fragmente vergleichen + Sequenz entschlüsseln
Bsp.: Cytochrom-c (kommt bei fast allen Lebewesen vor; lebenswichtig)
Selektionsdruck ’ kaum Austausch von Aminosäuren ’ bei allen Lebewesen ähnlich
genetischer Code = redundant = mehrere Codons codieren dieselbe AS ’ ungenau, wenn Aminosäuresequenz untersucht wird
DNA-Hybridisierung
Ziel: Bestimmung des Verwandtschaftsgrades durch Vergleich der Sequenzähnlichkeit aller Gene zwei verschiedener Arten
Durchführung:
* DNA wird aus Zellen extrahiert
* DNA wird von Proteinen + RNA-Molekülen gereinigt
*Erhitzen der DNA ’ Einzelstränge ’ Einzelstränge verschiedener Arten werden zusammengebracht ’ Abkühlung ’ komplementäre Sequenzen lagern sich zu Hybrid-Doppelsträngen zusammen
*Je ähnlicher DNA der beiden Arten ist, desto mehr Wasserstoffbrückenbindungen bilden sich aus + desto höher muss im weiteren Schritt die „Schmelztemperatur“ sein, um Stränge
zu trennen
*Ermittlung der mittleren Schmelztemp. eines Vergleichsansatzes + eines Ansatzes aus nur
einer der verglichenen Arten; Schmelztemperatur = Maß für genetische Ähnlichkeit +
Verwandtschaft der verglichenen Arten
DNA Vergleiche
Ziel: Bestimmung des Verwandtschaftsgrades durch vergleichende Untersuchung von Nucleinsäuren
Kettenabbruchverfahren nach Sanger:
* Polymerasekettenreaktion: identische Vervielfältigung kleinster DNA-Mengen
* Restriktions-Fragmentlängen-Polymorphismus-Analyse (RFLP): Restriktionsenzyme
zerschneiden Molekül hinter bestimmten Basen in versch. Große Stückchen ’ Trennung
d. Stückchen elektrophoretisch ’ untersch. Bandenmuster = untersch. Basenfolgen
’ Mutationen
* DNA-Sequenzierung: chemische Behandlungen: zu untersuchende DNA + Nucleotide + Abbruchnucleotide = unterschiedlich lange DNA-Stränge ’ elektrophoretisches Bandenmuster
’ DNA-Basenabfolge kann abgelesen werden
lg