Evolutionstheorie und Evolutionsfaktoren

Auf dieser Seite findest die bekannteste Evolutionstheorie und Evolutionsfaktoren ausführlich erklärt und gelöst.

Diese sind ein sehr beliebtes Thema in der Biologie, egal ob in der Sekundarstufe 1 oder für das Zentralabitur.

Ich selbst hatte während der Biologie-Leistungskurs Klausur am Gymnasium dieses Thema zur Auswahl.

Die Themen werden dabei auch gerne mit anderen Bereichen der Biologie  kombiniert, beispielsweise der Genetik.

In diesem Zusammenhang werden dann bestimmte Merkmale dargestellt, die sich im Laufe der Entwicklung durchgesetzt haben.

Evolutionstheorie:

Einer der bekanntesten Forscher war Charles Darwin, welcher zu diesem Forschungsgebiet mit seiner Evolutionstheorie  einen erheblich Beitrag leistete. Darwin sieht den Entwicklungsprozess folgendermaßen:

  1. Die Veränderung einer Art von Lebewesen im Laufe der Zeit, führte Darwin schon damals zurück auf das, was wie heute Variation ( Allg. Veränderung) und Selektion ( Natürliche Auslese) nennen.
  2. Die einzelnen Mitglieder einer Art unterschieden sich in ganz verschiedenen Merkmalen untereinander ( Variation), das Mitglied in der Gemeinschaft, welches sich am besten an die aktuelle Umwelt anpasste überlebte und konnte so Nachkommen zeugen und seine Art weiterführen.
  3. Die Natürliche Auslese sorgte dadurch, dass es die Individuen zur ständigen neuen Anpassung an ihre Lebensbedinngungen sowie Umwelt zwang, dass sich im Laufe der Zeit die verschiedenen Arten immer mehr änderten.

Ein weiterer sehr bekannter Forscher auf diesem Gebiet war Jean-Baptiste de Lamarck, dessen Evolutionstheorie sich in einigen Punkten von der vorherigen unterschieden:

  1. Jedes Individuum passt sich selbst aktiv an seine Umwelt bzw. deren Bedingungen an.
  2. Die so „erworbenen“ Eigenschaften eines Lebewesens werden direkt an die nächste Generation durch Vererbung weitergegeben. Auf diese Weise entsteht die Veränderung einer Art im Laufe der Zeit.

Unterschiede zwischen den beiden:

Während Darwin die Natürliche Auslese selbst als antreibende Kraft für die Veränderung einer Art mit der Zeit sieht, geht Lamarck  bei diesem eher von dem Lebewesen an sich aus, welches sich aktiv an die neuen Lebensbedingungen anpasst und dieses an die Nachkommen weitergibt.

Ein Beispiel:

Darwin würde sagen:  Die Schlange ist so lang, weil alle Schlangen die kürzer waren nicht optimal angepasst waren a ihre Umwelt und der Natürlichen Auslese zum Opfer gefallen sind. Die Entwicklung hat die Schlangen dazu gezwungen, lang zu werden. ( aktive Evo)

Lamarck würde antworten: Die Schlange ist so lang, weil sie die Länge zum schnellen bewegen beim Jagen von Beute brauchte, dementsprechend sind die Schlangen im Laufe der Zeit  bis zur optimalen Länge lang geworden, da sie so oft jagen gehen mussten ( aktives Lebewesen).

Evolutionsfaktoren

Es gibt einige Evolutionsfaktoren, durch welche Lebewesen bzw. Arten  im Laufe des Prozesses  verändert werden: ( siehe Genetik)

  1.  Mutationen ( Veränderung der genetischen Informationen s. Neurobiologie)
  2. Rekombinationen ( genetische Veränderung bzw. neue genetische Merkmale durch die Fortpflanzung)
  3. Selektion ( Natürliche Auslese)
  4. Isolation ( bspw. wenn eine Art lange von isoliert von anderen Arten lebt)
  5. zufällige Veränderungen, beispielsweise Naturkatastrophen

Diese Evolutionsfaktoren wirken sich auf die Gesamtheit aller Gene bzw. Informationen einer Population bzw. Art aus. Diese wird auch als GenPool bezeichnet. Mehr oder weniger zufällig ändern sich die genetischen Informationen der Lebewesen und dadurch dann auch ihre äußeren Merkmale, beispielsweise durch Mutationen.

Der Prozess der Entwicklung „bestimmt“ dabei sozusagen den Weg bzw. die Richtung, in welche sich die  Lebewesen entwickeln sollen, indem die Tiere überleben, die am besten an ihre Umwelt angepasst sind. Ein Tier was besser an die Umweltbedingungen angepasst ist, überlebt länger und hat so auch die Möglichkeit, mehr Nachwuchs zu zeugen, als andere die nicht so gut angepasst sind und früher sterben.

Dementsprechend bringen die angepassten Arten mehr gen. Informationen in die Gesamtheit der Art ( den Genpool) ein. Dieser wird auf diesem Wege zusammen mit den Tieren laufend verändert.

Info: Unterschiedliche Variationen bzw. Ausprägungen eines Gens nennt man in diesem Zusammenhang oft Allel, beispielsweise wären die verschiedenen Längen der Nase bei Menschen.

Weiter muss man zwischen Genotyp sowie Phänotyp unterscheiden: Als Genotyp bezeichnet man alle Gene zusammen eines Lebewesens, der Phänotyp bezeichnet das dadurch entstandene komplette äußere Erscheinungsbild des Lebewesens. Der erstgenannte bestimmt also den Pänotyp.

Man könnte die Evolutionsfaktoren also als Änderung der Allelhäufigkeiten innerhalb einer Population definieren.

Selektion und Populationen:

Hierbei gibt es das Modell der idealen Population, anhand welches man die mathematische Häufigkeit eines Allels in dieser berechnen kann. Wie bereits erwähnt handelt es sich dabei nur um ein ideales Modell, welches  man in der Realität nicht finden wird:

Merkmale einer idealen Population:

  1. Es gibt dort keine Mutationen
  2. die Anzahl der Individuen ist so groß, das es keine statistisch relevanten Schwankungen gibt.
  3. Jedes Exemplar in der Population ist exakt gleich gut an seine Umwelt angepasst
  4. Alle  bleiben dauerhaft im gleichen Raum

In diesem Zusammenhang ist auch die Schlussfolgerung wichtig, dass es ohne die Natürliche Auslese eine wesentlich höhere Anzahl von  Mutationen bzw. aller Veränderungen im Pool einer Population gibt. Durch die natürliche Selektion werden zudem die für den Träger negativ wirkenden Gene ausgelöscht.

Der Begriff der Fitness bezeichnet dabei die Fähigkeit eines Exemplars, sich an sein Lebensumfeld anzupassen. Für die Fitness lässt sich sogar theoretisch ein fester Wert ausrechnen, indem man die Distanz des Genotyps des betreffenden Lebewesens von dem „optimalen“ subtrahiert. Allerdings ist es dabei recht schwer, den „optimalen “ genau zu definieren.

Weiter kann man bei den bereits oben genannten Evolutionsfaktoren wie auch in der Ökologie zwischen biotischen sowie abiotischen  unterscheiden.

  • Biotische: Beeinflussung durch andere Individuen, aus der gleichen( interspezifisch) oder aus einer anderen Art (intraspezifisch) bspw. Konkurrenz.
  • Abiotische: Beeinflussung durch äüßere Gegebenheiten, beispielsweise Katastrophen oder die Temperatur.

 Evolutionsfaktoren Nachweis:

Es gibt einige biologische Ähnlichkeiten sowie Entwicklungen, die im Allgemeinen als Homologien bezeichnet werden und als Belege für eine dementsprechende Entwicklung durch die Evolutionsfaktoren angeführt werden können. Kennzeichen für eine gemeinsame Entwicklung bzw. eine ähnliche Selektion sowie für eine ähnliche DNA sind beispielsweise:

Ein solches Beispiel wäre beispielsweise der ähnliche Blutkreislauf von Menschen und Vögeln.

Wissenschaftliche Methoden zur Analyse der Verwandschaft:

Es gibt eine Reihe von Tests und erfahren, durch die eine Verwandschaft belegt werden kann. Einige dieser Test werden beispielsweise auch bei der Polizei  oder beim Vaterschaftstest eingesetzt:

  1. Präziptin-Test ( indirekte Impfmethode)
  2. Hybridisierung
  3. Sequenzanalyse
  4. DNA-Analyse

 Einige dieser Verfahren sollen im Folgenden erklärt werden:

Die DNA-Hybridisierung:

Bei diesem Verfahren werden zunächst einmal Die DNAs der zwei zu testenen Arten voneinander getrennt erhitzt. Dadurch löst sich jeweils der Doppelstrang in zwei Einzelstränge auf. Anschließend wird jeweils ein Einzelstrang von jeder Art mit einem der anderen Art wieder lose nebeneinander gelegt. Je ähnlicher sich die beiden Stränge sind, desto stärker werden diese sich nun wieder miteinander verbinden.

Nach diesem Schritt werden die (bei identischer wieder 100% verbundene)  Stränge wieder erhitzt. Je ähnlicher die beiden Stränge nun sind, umso mehr haben sie sich verbunden. Sprich also umso höher muss die Temperatur der Erhitzung sei, um diese wieder zu trennen ( Schmelzpunkt Bestimmung). Anhand der benötigten Temperatur kann man nun ziemlich genaue Aussagen über den Verwandschaftsgrad treffen.

Die Sequenzanalyse:

Diese Methode macht sich die genetischen Mutationen im Verlauf der Beeinflussung durch die Evolutionsfaktoren zu Nutze. Man analysiert den genauen Aufbau eines bestimmten Teils der beider zu testenden Proben ( sehr genaue Analyse bis auf die kleinste Ebene = Sequenzierung). Nun guckt man sich genau an, wieviele Abweichungen die beiden Proben an genau dieser Stelle haben – je mehr dieser unterschiedlichen Mutationen, desto weniger hatten beide die gleiche evolutionäre Entwicklung, desto weniger sind sie verwandt)

DNA-Analyse

In diesem Verfahren wird einfach die gesamte DNA der beiden Proben komplett analysiert. Was relativ profan klingt, ist erst seit vergleichsweiser kurzer Zeit in der Forschung möglich, da die technische Ausstattung zu diesem Zweck sehr umfangreich sein muss.

5. Artbildung und Artbegriff

Isolationen sind, von der Evolutionstheorie her betrachtet, notwendig um die  Artbildung enstehen zu lassen. Wenn alle Lebewesen ununterbrochen räumlich im gleichen Gebiet leben, werden die Bedingungen sowie dementsprechend auch die Veränderung relativ gleich bleiben.

Leben aber verschiedene Exemplare einer Art auf vielen verschiedenen räumlichen Gebieten voneinander getrennt, herrschen überall andere Bedingungen und somit werden sich die Individuen auch in verschiedene Richtungen entwickeln im Laufe der Zeit. Halten wir also fest:

  • Isolationen sind für die Artbildung sowie für die genetische Vielfalt notwendig

Diese beschreiben dabei einen Zustand, der ununterbrochen ist. Einmal voneinander isolierte Tiere dürfen per Definition nicht mehr zusammengebracht werden. Wenn dies allerdings passiert und diese nur auf Zeit räumlich getrennt sind, spricht man in diesem Zusammenhang von Seperation. Wenn zwei dabei durch Isolation nicht nur nicht mehr verwandt sind, sondern bei diesen auch eine Paarung biologisch unmöglich ist, spricht man von der grundlegenden Isolation.

Wenn sich Teile einer bestimmten lange Zeit über räumlich isoliert voneinander entwickeln, bis sie schließlich nicht mehr paarungsfähig sind ( also grundlegend isoliert) und  eine neue Rasse somit entstanden ist, spricht man von der sympatrischen Artbildung.

Wenn sich zwei Teile dabei einfach nur eine lange Zeit voneinander Entwickeln aber immer noch in einigen Dingen verwandt sind,spricht man von einer allopatrischen Artbildung.

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