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Evolution

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Evolution

„Es ist nicht die stärkste Spezies, die überlebt, auch nicht die intelligenteste, sondern diejenige, die am besten auf Veränderungen reagiert.“

- Charles Darwin

Als Evolution bezeichnet man die Entwicklung der Lebewesen zu einer immer besseren Angepasstheit an ihre Umwelt. Es verändern sich Lebewesen passiv über viele Generationen hinweg und passen sich immer besser an die bestimmten Gegebenheiten ihres Lebensraums an. Somit erhöhen sie ihre Chance, zu überleben. Deshalb wird die geschichtliche Entwicklung aller Lebewesen auch Evolutionsgeschichte genannt.

Dadurch entstanden im Laufe der Zeit ca. 1,8 Millionen Arten von Lebewesen, die heute die Erde bevölkern. Um nun den Lauf der Evolution besser verstehen zu können, ist es hilfreich, sich die Anpassung verschiedener Vögel anzuschauen:

Evolution Tiere StudySmarterAbbildung von Kolibri, Strauß, Kondor und Pinguinen

  • Der Kolibri ist extrem leicht und nutzt seinen langen Schnabel, um Nektar aus Blüten zu saugen.
  • Der Kondor hat eine Flügelspannweite von bis zu drei Metern und kann mehrere Stunden am Stück im Segelflug verbringen.
  • Der Strauß wiegt bis zu 150 kg, ist flugunfähig, kann aber bis zu 70 km/h schnell laufen.
  • Der Pinguin nutzt seine Flügel, um sich unter Wasser fortzubewegen.

Diese vier Tiere gehören alle in die Klasse der Vögel und haben Merkmale, die sie als solche kennzeichnen (Federn, Schnabel, Flügel). Jedoch sind sie perfekt an ihre jeweiligen Umweltbedingungen angepasst, weshalb sie so unterschiedlich sind. Dies ist das Ergebnis von Jahrmillionen der Evolution.

Die wichtigsten Konzepte der Evolution

Im Laufe der Zeit wurden viele Theorien und Entdeckungen über Anpassungskonzepte aufgestellt und niedergeschrieben. Viele Forscher sowie Wissenschaftler aus der Antike bis zur Neuzeit beschäftigten und beschäftigen sich noch immer mit der Frage, nach der Abstammung, wann gewisse Anpassungsmechanismen eingetreten sind und was heutige Baumerkmale über die Vergangenheit und frühere Lebensräume der Lebewesen aussagen. Um die Evolution nun besser verstehen zu können, ist es wichtig, zunächst die Evolutionstheorien näher zu betrachten.

Evolutionstheorien

Im Laufe der Geschichte gab es viele Evolutionstheorien beispielsweise von Linné und Lamarck, aber auch bereits in der Antike wurden Theorien nach dem Ursprung der Lebewesen aufgestellt. Die wohl bekannteste Evolutionstheorie entstand jedoch aus Charles Darwins Feder.

Als junger Erwachsener nahm Charles Darwin an einer fünfjährigen Forschungsreise an Bord der HMS Beagle teil, beginnend im Jahr 1831. Er untersuchte Lebewesen und Fossilien und sammelte so viel Material, dass er über 20 Jahre für die Auswertung seiner Beobachtungen brauchte. 1859 veröffentlichte er schließlich sein Buch „Über die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl oder die Erhaltung der bevorzugten Rassen im Kampf ums Dasein“ (engl. “On the Origin of Species by Means of Natural Selection”).

Darwins Erkenntnisse von seiner Reise, insbesondere die Beobachtung einer Gruppe von Finken auf den Galápagos-Inseln – Darwinfinken – führten ihn zur Formulierung seiner Evolutionstheorie, auch Selektionstheorie genannt.

Selektionstheorie

Charles Darwin nahm an, dass Lebewesen sich über Generationen an sich verändernde Umweltbedingungen anpassen, indem zufällig besser angepasste Individuen höhere Chancen zur Fortpflanzung haben und ihre Merkmale daher bevorzugt weitergeben können. Genau das wird auch im einleitenden Zitat ausgedrückt. Darwin formulierte sechs Grundlagen für seine Theorie:

  • Überproduktion von Nachkommen: Obwohl alle Lebewesen Nachwuchs im Überschuss zeugen, nimmt die Größe von Populationen im Normalfall nicht zu, da die meisten Nachkommen der Selektion zum Opfer fallen.

  • Variabilität: Nachkommen sind nicht alle gleich, sondern unterscheiden sich in geringem Maße.

  • Vererbung: Lebewesen geben ihre Merkmale an ihre Nachkommen weiter.

  • Konkurrenz: Besser angepasste Individuen setzen sich im „Kampf ums Dasein“ durch und können somit ihr Erbgut an nachfolgende Generationen weitergeben.

  • Selektion: Die natürliche Auslese sorgt dafür, dass Lebewesen den Umweltbedingungen immer besser angepasst sind.

  • Artwandel: Im Laufe der Zeit führt die schrittweise Anpassung von Lebewesen an die Umwelt zu einem Wandel der Arten.

Evolutionsfaktoren

Die Synthetische Evolutionstheorie ist die heute am besten begründete Evolutionstheorie. Sie verknüpft die Theorie Darwins mit Lehren aus der klassischen und modernen Genetik. Im Zentrum dieser Evolutionstheorie stehen die Population und der Genpool einer Population. Der Genpool ist der Gesamtbestand der Gene einer Population. Die Allelfrequenz ist die Häufigkeit, in der verschiedene Allele eines Gens im Genpool einer Population vorkommen. Ändert sich die Allelfrequenz im Genpool einer Population, tritt Evolution auf. Die Veränderung der Allelfrequenz wird durch fünf Evolutionsfaktoren bewirkt:

  • Mutation: Tritt zufällig und ungerichtet auf, kann Merkmale eines Lebewesens verändern.
  • Rekombination: Neukombination des Erbguts bei sexueller Fortpflanzung, tritt ebenfalls zufällig und ungerichtet auf.
  • Selektion: Die gerichtete Verschiebung der Gen- bzw. Allel-Häufigkeiten im Genpool einer Population.
  • Gendrift: Die zufällige und schnelle Anreicherung oder Verminderung von sonst seltenen Genen im Genpool.
  • Genfluss: Der Austausch des genetischen Materials zwischen den Populationen einer Art.

Selektion

Die Selektion wird unter Berücksichtigung populationsgenetischer Grundlagen als gerichtete Verschiebung von Gen- bzw. Allel-Häufigkeiten im Genpool einer Population beschrieben. Dabei beschreibt Selektion, dass Individuen, die weniger gut an ihre Umwelt angepasst sind, durch verschiedene Umwelteinflüsse (Fressfeinde, Konkurrenz um Nahrung und Sexualpartner) aussortiert werden.

Merkmale, die im Phänotyp eines Lebewesens vorteilhaft sind, werden also weitervererbt, während nachteilige Merkmale nach und nach aus dem Genpool verschwinden. Der Selektionsdruck führt zu unterschiedlichen Wirkungen auf den Genpool einer Population. Dabei unterscheiden wir zwischen:

  1. Transformierende oder Richtende Selektion
  2. Stabilisierende Selektion
  3. Spaltende oder Disruptive Selektion

Außerdem unterscheiden wir innerhalb der Selektion zwischen abiotischen und biotischen Selektionsfaktoren.

Evolution des Menschen

Besonders interessant ist für uns natürlich die Evolution des Menschen. Am engsten ist der Mensch mit Menschenaffen (Schimpanse, Gorilla, Orang-Utan) verwandt. Menschen und Menschenaffen stammen von den gleichen Vorfahren ab. Die meisten Unterschiede zwischen uns und den Menschenaffen hängen mit dem aufrechten Gang zusammen. Darüber hinaus zeichnet sich der Mensch vor allem durch sein räumliches Sehen und die Fähigkeit zu Sprechen aus. Auch wenn nicht alle Einzelheiten zur Evolution des Menschen abschließend geklärt werden, ist bereits sehr viel über unsere Geschichte bekannt. Ganz grob: Aus Fossilfunden geht hervor, dass die stammesgeschichtliche Entwicklung, die zur Entstehung des heutigen Menschen führte, vor etwa 5 Mio. Jahren begann. Dabei unterscheiden wir zwischen vier Gruppen von Menschen:

  1. Australopithecus-Gruppe (Vormenschen)
  2. Homo rudolfensis-Gruppe
  3. Homo erectus-Gruppe (Frühmenschen)
  4. Homo sapiens-Gruppe

Du, ich, und alle anderen heute lebenden Menschen gehören zur selben Art und Unterart, nämlich Homo sapiens sapiens. Die anderen Menschenarten sind entweder ausgestorben oder in Homo sapiens sapiens aufgegangen.

Artbildung

Werden einzelne Populationen einer Art isoliert, wird dadurch der Genaustausch zwischen den Populationen eingeschränkt - man spricht hierbei von der Artbildung. Rekombinationen finden hauptsächlich innerhalb der Teilpopulationen statt. So können Mutationen, die in einer Teilpopulation auftreten, nicht an andere Populationen weitergegeben werden.

Dadurch entstehen Rassen. Rassen gehören zwar zur gleichen Art, unterscheiden sich aber in einem oder mehreren vererbbaren Merkmalen (z.B. Hunderassen). Rassen einer Art sind meist fruchtbar kreuzbar. Entwickeln sich zwei Rassen stark auseinander und sind nicht mehr kreuzbar, sind aus einer Art zwei Arten entstanden.

Es wird zwischen allopatrischer und sympatrischer Artbildung unterschieden:

  • Allopatrische Artbildung ist die Entstehung zweier neuer Arten durch Separation (geografische Isolation).
  • Bei der sympatrischen Artbildung kommt es zu einer Artbildung ohne Separation. Es entstehen also unterschiedliche Arten im gleichen Gebiet.

Evolution - Das Wichtigste

  • Als Evolution bezeichnet man die Entwicklung der Lebewesen zu einer immer besseren Angepasstheit an ihre Umwelt.
  • Im Laufe der Geschichte gab es viele Evolutionstheorien (Linné, Lamarck). Die bekannteste ist jedoch die Evolutionstheorie nach Charles Darwin, auch Selektionstheorie genannt.
  • Bei der Synthetischen Evolutionstheorie stehen die Population und der Genpool einer Population im Zentrum
  • Die Selektion wird unter Berücksichtigung populationsgenetischer Grundlagen als gerichtete Verschiebung von Gen- bzw. Allel-Häufigkeiten im Genpool einer Population beschrieben.

Finales Evolution Quiz

Frage

Evolution

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Antwort

Evolution: Stammesgeschichtliche Entwicklung der Lebewesen in
Richtung einer besseren Angepasstheit an die Umwelt (meist Entwick-
lung von einfacheren zu höher entwickelten Formen).

Evolution: Stammesgeschichtliche Entwicklung der Lebewesen in
Richtung einer besseren Angepasstheit an die Umwelt (meist Entwick-
lung von einfacheren zu höher entwickelten Formen).

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Frage

Formenvielfalt und Angepasstheit er Lebewesen

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Antwort

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Frage

Evolutionstheorien

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Antwort

LAMARCK: Schrittweise aktive Anpassung der Arten.
Grundsätze der Theorie:
– Ständiger Gebrauch von Organen lässt diese größer und stärker
werden; bei Nichtgebrauch verkümmern sie.
– Erworbene Anpassungen werden vererbt.
– Treibende Kraft ist ein „Vervollkommnungstrieb“ (Streben nach
Anpassung).



DARWIN: Passiver Artwandel durch Selektion.
Grundsätze der Theorie:
– Alle Arten haben mehr Nachkommen, als für die Erhaltung der
Art notwendig sind (Überproduktion).
– Die Individuen einer Art unterscheiden sich (Variabilität). Viele
Unterschiede sind erblich.
– Im Überlebenskampf / Konkurrenzkampf (struggle for life) haben
die verschiedenen Individuen ungleiche Chancen.
– Die am besten an die Umwelt angepassten Individuen einer Art
überleben (survival of the fittest) = natürliche Auslese (Selekti-
on).
– Vorteilhafte Eigenschaften werden vererbt und so immer häufiger
unter den Individuen einer Art (Artwandel).

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Frage

Biologischer Artbegriff

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Antwort

Zu einer Art fasst man alle Lebewesen
zusammen, die sich miteinander kreuzen können und deren Nachkommen fruchtbar sind.

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Frage

Morphologischer Artbegriff

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Antwort

Lebewesen, die untereinander und
mit ihren Nachkommen in allen wesentlichen Merkmalen überein-
stimmen, werden zu einer Art zusammengefasst.

Lebewesen, die untereinander und
mit ihren Nachkommen in allen wesentlichen Merkmalen überein-
stimmen, werden zu einer Art zusammengefasst.

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Frage

Homologie

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Antwort

Organe bzw. Merkmale, die auf einen gemeinsamen Grundbauplan
zurückgehen, bezeichnet man als homolog. Homologien werden als
Hinweise auf stammesgeschichtliche Verwandtschaft (gemeinsame
Erbinformationen) gedeutet.

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Frage

Homologiekriterien


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Antwort

– Kriterium der Lage: Organe und Strukturen sind homolog,
wenn sie in einem vergleichbaren Gefügesystem die gleiche Lage
einnehmen.
Das Skelett der Extremitäten von Säugetieren ist vom Schulter-
gürtel ausgehend aus Oberarmknochen, Elle und Speiche, Hand-
wurzel-, Mittelhand- und Fingerknochen aufgebaut.
– Kriterium der Kontinuität: Homologe Organe und Strukturen
sind daran zu erkennen, dass sie durch Übergangsformen mitei-
nander in Verbindung stehen.
Die Entwicklung der Gehörknöchelchen der Säugetiere (Hammer,
Amboss, Steigbügel) aus Schädel- und Kieferknochen der Fische
lässt sich über Zwischenstufen bei Amphibien und Reptilien ver-
folgen.
– Kriterium der spezifischen Qualität: Organe sind unabhängig
von ihrer Lage als homolog zu bezeichnen, wenn sie in mehreren
besonderen Einzelheiten übereinstimmen.
Zähne von Säugetieren und Schuppen in der Haut der Haifische
weisen trotz ihrer unterschiedlichen Lage übereinstimmende Bau-
merkmale auf: Zahnschmelz überzieht das Zahnbein, beide Struk-
turen sind innen hohl.

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Frage

DNA-Hybridisierung

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Antwort

Erzeugung von Hybrid-DNA-Doppel-
strängen aus DNA zweier Arten → Erwärmung der Hybrid-Dop-
pelstränge bis zur Auftrennung.
Je näher die Verwandtschaft zwischen den Arten, desto ähnlicher
ist die Nukleotidsequenz ihrer DNA und umso mehr komplemen-
täre Basenpaarungen sind möglich ⇒ Je höher die für die Auf-
trennung nötige Temperatur, desto mehr komplementäre Basen-
paarungen sind zu lösen und desto enger ist die Verwandtschaft.

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Frage

Synthetische (erweiterte) Evolutionstheorie

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Antwort

Vereinigung der Theo-
rien DARWINS mit Erkenntnissen aus fast allen Bereichen der Biologie
(Genetik, Ökologie, Ethologie); Population steht im Zentrum der Evo-
lutionsvorgänge, nicht wie bei DARWIN die Art.

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Frage

Population

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Antwort

Gruppe von Individuen einer Art, die zur gleichen Zeit im gleichen Raum leben und eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden.

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Frage

Genpool

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Antwort

Gesamtheit aller Gene bzw. Allele in einer Population.
Populationsgenetisch betrachtet tritt Evolution auf, wenn sich die
Gen- bzw. Allelfrequenzen (-häufigkeiten) im Genpool einer Popula-
tion ändern.

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Frage

Evolutionsfaktoren

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Antwort

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Frage

Biotische Selektionsfaktoren

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Antwort

Faktoren der belebten Umwelt
Fressfeinde, Beute, Konkurrenz, Einflüsse des Menschen

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Frage

Konkurrenz

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Antwort

• Interspezifische (zwischenartliche) Konkurrenz: Besser an-
gepasste Art verdrängt weniger gut angepasste Art ⇒ Konkur-
renzausschlussprinzip; Alternative: Konkurrenzvermeidung
durch Einnischung.
Beutelwolf in Australien durch den Dingo (verwilderter Haus-
hund) völlig verdrängt.
• Intraspezifische (innerartliche) Konkurrenz: Konkurrenz-
vermeidung durch Einnischung.
Sexuelle Selektion durch intraspezifische (innerartliche) Kon-
kurrenz: Fortpflanzungserfolg eines Männchens hängt bei vie-
len Arten von Wirksamkeit seiner sexuellen Auslöser ab ⇒
Herausbildung bestimmter Merkmale zur Anlockung von Weib-
chen und zur Einschüchterung von Rivalen (⇒ Geschlechts-
dimorphismus).

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Frage

Gründer-Effekt

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Antwort

Wenige Individuen einer Art besiedeln einen neuen Lebensraum. Ihr Genpool ist klein und enthält eine zufällige
Auswahl von Genen.

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Frage

Flaschenhals-Effekt

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Antwort

Durch eine Katastrophe (z. B. Dürre, Kälte,
Überschwemmung) wird die Population stark verkleinert. Die Restpopulation verfügt über einen zufälligen Genbestand.

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Frage

Rassen- und Artbildung durch Isolation

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Antwort

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Frage

Geografische Isolation (Separation)

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Antwort

Ein Teil einer Population wird räumlich vom Rest der Population ge-
trennt. Je kleiner die separierte Population, desto kleiner ist ihr Gen-
pool ⇒ Gendrift kann sich stärker auswirken, Mutationen können sich
leichter durchsetzen.

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Frage

Mechanische Isolation

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Antwort

Unterschiede in Körpermerkmalen machen Paarung nicht artgleicher Individuen unmöglich.
Begattungsorgane vieler Insekten, Spinnen und Tausendfüßler pas-
sen nur bei Artgenossen zusammen wie Schlüssel und Schloss.

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Frage

Ethologische Isolation

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Antwort

Verhaltensunterschiede verhindern Partnerfindung oder Paarung.
Verschiedene Möwenarten
erkennen sich an der Augenfarbe,
Leuchtsignale von Glühwürmchen sind artspezifisch.

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Frage

Zeitliche Isolation

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Antwort

Nahe verwandte Arten sind zu unterschiedlichen Zeiten sexuell aktiv.
Grasfrösche im zeitigen Frühjahr, Teichfrösche im späten Frühjahr.

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Frage

Bastardunterlegenheit

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Antwort

Mischlinge zwischen Arten haben gerin-
gere oder keine Fortpflanzungschancen.
Maulesel und Maultiere (Mischung Pferd – Esel) sind unfruchtbar.

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Frage

Adaptive Radiation

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Antwort

Aufspaltung (Auffächerung) einer wenig spezialisierten Ausgangsart in mehrere an unterschiedliche ökologische Nischen angepasste (spezialisierte) Arten.

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Frage

Ökologische Nische

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Antwort

Gesamtheit aller Umweltfaktoren, die einer Art das Überleben in ihrem Lebensraum ermöglichen; Anpassung an neue
ökologische Nische = Annidation (Einnischung).

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Frage

Geschichte des Lebens auf der Erde

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Antwort

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Frage

Chemische Evolution

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Antwort

– Bildung organischer Verbindungen (Biomoleküle) aus anorgani-
schen Stoffen.
Simulationsversuche (Stanley MILLER): Nachvollziehen der Bil-
dung einfacher organischer Moleküle (z. B. Essigsäure, Amino-
säuren, Zucker) aus Gasen, die die Uratmosphäre enthielt (z. B.
Methan, Ammoniak, Wasserstoff); wichtige Reaktionsbedingun-
gen: Zufuhr von Energie (Wärme, elektrische Energie), Abwesen-
heit von Sauerstoff.
In der Uratmosphäre entstandene organische Stoffe lösten sich in
den Urozeanen ⇒ Ursuppe.
– Entstehung sich selbst replizierender Makromoleküle:
Nukleotide verbanden sich zu kleinen RNA-Molekülen, die kom-
plementäre Kopien von sich selbst herstellen konnten und die die
Bildung von Proteinen aus Aminosäuren katalysierten.

– Bildung organischer Verbindungen (Biomoleküle) aus anorgani-
schen Stoffen.
Simulationsversuche (Stanley MILLER): Nachvollziehen der Bil-
dung einfacher organischer Moleküle (z. B. Essigsäure, Amino-
säuren, Zucker) aus Gasen, die die Uratmosphäre enthielt (z. B.
Methan, Ammoniak, Wasserstoff); wichtige Reaktionsbedingun-
gen: Zufuhr von Energie (Wärme, elektrische Energie), Abwesen-
heit von Sauerstoff.
In der Uratmosphäre entstandene organische Stoffe lösten sich in
den Urozeanen ⇒ Ursuppe.
– Entstehung sich selbst replizierender Makromoleküle:
Nukleotide verbanden sich zu kleinen RNA-Molekülen, die kom-
plementäre Kopien von sich selbst herstellen konnten und die die
Bildung von Proteinen aus Aminosäuren katalysierten.

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Frage

Endosymbionten-Theorie

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Antwort

Eukaryotische Zellen mit zahlreichen
Zellorganellen sind aus einfach aufgebauten Prokaryoten hervorge-
gangen, die kleinere Prokaryoten durch Endozytose (Phagozytose)
aufgenommen, aber nicht verdaut haben → Aufgenommene Zellen
wurden zu Symbionten, die die größere Zelle an ihren Stoffwechsel-
leistungen (z. B. aerobe Energiegewinnung, Fotosynthese) beteilig-
ten → Aus den Symbionten entwickelten sich die Mitochondrien
und die Chloroplasten der Euzyten.
Belege für die Theorie: Mitochondrien und Chloroplasten …
– entstehen nur durch Teilung.
– weisen eine Doppelmembran auf. Die innere Membran ähnelt der
Bakterienmembran.
– besitzen eigene DNA.

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Frage

Evolution der Vielzelligkeit

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Antwort

Vor ca. 1 Mrd. Jahren;
Entwicklung vermutlich mehrmals unabhängig voneinander aus
Zellkolonien. Zellkolonien entstanden durch Aneinanderhaften von
Schwesterzellen nach der Mitose.

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Frage

Selektionsvorteile des vielzelligen Aufbaus eines Organismus

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Antwort


– Zunehmende Größe
– Stärkere Differenzierung der Zellen und Arbeitsteilung zwischen
den Zellen


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Frage

Evolution des Stoffwechsels:


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Antwort

– Erste Organismen: heterotroph ⇒ nahmen organische Stoffe als
Nahrung aus der Ursuppe auf → Energiegewinnung durch anae-
roben Abbau (Gärung).
– Organismen, die energiereiche organische Stoffe selbst herstellen
konnten (Autotrophie), hatten Überlebensvorteil, da Nahrung
nicht unbegrenzt zur Verfügung steht.
– Fotosynthese (Nutzung der Sonnenenergie) besonders erfolgreich
⇒ Anreicherun

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Frage

Massenaussterben vor ca. 65 Millionen Jahren:

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Antwort

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Frage

Koevolution

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Antwort

Gleichzeitige Evolution von Eigenschaften voneinander
abhängiger Arten. Beruht auf starkem Selektionsdruck, den Arten über
einen längeren Zeitraum ihrer Stammesgeschichte aufeinander aus-
üben;

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Frage

Koadaptationen

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Antwort

wechselseitige Angepasstheiten = Koadaptationen.

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Frage

Parasit-Wirt-Beziehung: koevolutives „Wettrüsten“

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Frage

Gründe für das Wettrüsten

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Antwort

Brutparasit: Fortpflanzungserfolg ohne eigene Brutpflege.
Wirt: Verlust von Brut und Ressourcen soll verhindert werden.

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Frage

Wie lassen sich Unterschiede zwischen Menschenaffen und dem heutigen Menschen in Bezug auf den Unterkiefererklären?

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Antwort

Die beiden Unterkieferhälften sind bei Menschenaffen durch einen breiten, horizontal liegenden Bereich, der „Affenplatte“, miteinander verbunden. Der Mensch dagegen hat nur eine vertikal liegende Verbindung, allerdings verstärkt durch ein vorspringendes Kinn. Beim Kauen können sehr starke, einseitig wirkende Kräfte auftreten (Scherkräfte), die die Unterkieferäste belasten. Um zu verhindern, dass die beiden Unterkieferäste bei einseitigem Kaudruck gegeneinander verschoben werden, muss die Verbindung zwischen den beiden Hälften des Unterkiefers sehr fest sein. Bei Menschenaffen dient dazu neben der vertikalen Verbindung auch noch eine horizontale, die Affenplatte. Beim Menschen würde eine Affenplatte nach der Rückverlagerung des Kiefers unter den Hirnschädel zu viel Platz in Anspruch nehmen. Das vorspringende Kinn, ein charakteristisches Merkmal des menschlichen Unterkiefers, ist als Leiste zu verstehen, die die beim Menschen fehlende Affenplatte ersetzt. Es erhöht die Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Unterkieferästen. Den Menschenaffen fehlt diese Knochenleiste, sie haben ein fliehendes Kinn.

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Frage

Ökosystem tropischer Regenwald


1. Abb. 1 zeigt schematisch den Ausschnitt eines naturbelassenen Dipterocarpaceen-Waldes. In Abb. 2 ist derselbe Waldbereich nach Abholzung der in Abb. 1 gekennzeichneten Nutzholzarten zu sehen. Die Bestandsaufnahme umfasste einen Zeitraum von ca. zehn Jahren.



Sachinformationen zu den Dipterocarpaceen

Die „Flügelfruchtgewächse“ (Dipterocarpaceae) sind im tropischen Asien, so etwa im westlichen Malaysia beheimatet. Ihre immergrünen Bäume findet man dort insbesondere in den tropischen Regenwäldern. Wegen ihres glatten, harten Holzes werden einige Arten wirtschaftlich genutzt, so z. B. der Salbaum (Shorea robusta), der in Vorderindien, auf den Philippinen und auf Neuguinea von Natur aus häufig vorkommt und auch forstlich kultiviert wird. Sein sehr widerstandsfähiges Holz dient als Bauholz. Andere Arten liefern z. B. die Grundlage für Sperrholz oder ihre Harze werden zur Herstellung für Öle und Lacke verwendet.

In Indonesien machen Dipterocarpaceen-Hölzer ca. 85 % des Holzexports aus. Sie stammen aus den indo-malaysischen Urwäldern. Zum Abholzen der hohen Bäume werden schwere Maschinen mit großer „Spurbreite“ eingesetzt.

Ein weiteres Merkmal der Dipterocarpaceen-Bäume sind die weit ausladenden Brettwurzeln. Sie verankern den Baum in der für Tropenwälder typischen, flachen Humusschicht des Bodens. Ihren Namen verdanken die „Flügelfruchtgewächse“ der besonderen Gestaltung ihrer Nussfrüchte: Sie besitzen für ihre Verbreitung große flügelartige Gleitvorrichtungen, ähnlich den „geflügelten“ Samen unserer heimischen Ahornarten.


1.3 Erörtern Sie den Zustand des Waldes in Abb. 2 unter dem Aspekt der intra- und interspezifischen Konkurrenz.

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Antwort

Grundsätzlich müsste das Entfernen von Bäumen die intra- und interspezifische Konkurrenz um Licht, Bodenwasser und Nährstoffe reduzieren, denn aufgrund des dichten Pflanzenbewuchses ist die Konkurrenz um Licht im Regenwald besonders hoch. Hier sind insbesondere Lichtholzarten betroffen sowie solche, die dem Boden einseitig Nährstoffe entziehen. Des Weiteren könnten Schattenpflanzen durch die nun unverhältnismäßig hohe Lichteinstrahlung absterben. Für Pionierpflanzen könnten sich (bei größeren Kahlschlagflächen) günstigere Lebensbedingungen ergeben.

Da jedoch durch die Abholzungsmaßnahmen auch Bäume geschädigt und die Bodenressourcen für die Pflanzenwurzeln schlechter zugänglich gemacht wurden, wird zwar die Konkurrenz zwischen den Individuen vermindert, der Vorteil kommt jedoch kaum zum Tragen, da vermutlich die übrigen genannten Auswirkungen überwiegen (vgl. auch Aufg. 1.1 und 1.2).

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Frage

Vergleich der Insulinstrukturen bei Säugetieren


1. Insulin ist ein Peptidhormon, das die Aufnahme von Glucose in die Zellen fördert. Abb. 1 zeigt im Vergleich jeweils denselben Abschnitt des insgesamt 54 Aminosäuren umfassenden Insulinmoleküls für verschiedene Säugetiere. Das Insulin ist bei den untersuchten Arten funktionsgleich.



1.3 Nehmen Sie Stellung zu der Aussage, dass man von den Aminosäuresequenzen aus Abb. 1 sichere Rückschlüsse auf die insulincodierenden DNA-Abschnitte ziehen kann.

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Antwort

1.3 Sichere Rückschlüsse auf die codierenden DNA-Abschnitte sind nicht möglich, da die aufgeführten Aminosäuren mehrfach codiert sind (Redundanz des genetischen Codes). Somit hätten mehrere verschiedene, gemäß den Codogenen transkribierte Codone den Einbau ein und derselben Aminosäure in das Insulinmolekül zur Folge. Die Aussage ist also falsch.

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Antwort

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