Neben der Zellbiologie oder Biochemie gehört die Evolution zu den Kernthemen, mit denen sich die Biologen und Forscher auseinandersetzen. Im Laufe der Zeit wurden viele Theorien aufgestellt, die die Phänomene der Evolution erklären sollen. Die bekannteste dieser sogenannten Evolutionstheorien stammt von Charles Darwin.
Es ist nicht die stärkste Spezies, die überlebt, auch nicht die intelligenteste, sondern diejenige, die am besten auf Veränderungen reagiert.”
– Charles Darwin
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 benötigte.
Im Jahre 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.
Evolution – Definition
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:
Der Kolibri ist klein, extrem leicht und nutzt seinen langen Schnabel, um Nektar aus Blüten zu saugen.
Der Kondor hingegen hat eine Flügelspannweite von bis zu drei Metern und kann mehrere Stunden am Stück im Segelflug verbringen. Dafür ist der Strauß durch sein Gewicht von bis zu 150 kg flugunfähig, er kann aber bis zu 70 km/h schnell laufen. Der Pinguin nutzt seine Flügel, um sich unter Wasser fortzubewegen.
Diese vier Tiere gehören alle der Klasse der Vögel an und haben Merkmale, die sie als solche kennzeichnen (Federn, Schnabel, Flügel usw.). Jedoch sind sie hervorragend an ihre jeweiligen Umweltbedingungen angepasst, weshalb sie so unterschiedlich sind. Dies ist das Ergebnis von Jahrmillionen der Evolution.
Evolution – Motoren der Evolution
Die Evolutionsfaktoren werden auch Motoren der Evolution genannt. Sie sind der Grund, warum die Evolution und verschiedene Theorien überhaupt existieren und nun auch in der Schule behandelt werden. Als Motoren der Evolution werden unter anderem folgende besonders beachtet:
- Selektion,
- Mutation,
- Rekombination und
- Gendrift.
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Evolution – Selektion
Die Selektion wird unter Berücksichtigung populationsgenetischer Grundlagen als gerichtete Verschiebung von Gen- bzw. Allel-Häufigkeiten im Genpool einer Population verstanden. Dabei beschreibt Selektion, dass Individuen, die weniger gut an ihre Umwelt angepasst sind, durch verschiedene Umwelteinflüsse (wie 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:
- Transformierende oder richtende Selektion (Abbildung 1)
- Stabilisierende Selektion
- Spaltende oder disruptive Selektion
Abbildung 1: transformierende Selektion
Außerdem wird innerhalb der Selektion zwischen abiotischen und biotischen Selektionsfaktoren unterschieden.
Evolution – abiotische und biotische Selektionsfaktoren
Zu den abiotischen Selektionsfaktoren zählen die, die aus der Umwelt auf ein Individuum wirken:
- Licht (Helligkeit)
- Temperatur
- Druck
- Feuchtigkeit
- Windverhältnisse
- Nährstoffe
Biotische Selektionsfaktoren sind die, die von Lebewesen ausgehen. Hier wird zwischen zwischenartliche Selektion (bspw. Fressfeinde oder Parasiten) oder innerartliche Selektion (etwa durch Konkurrenz um Nahrung, Geschlechtspartner bzw. -partnerinnen oder Brutreviere) unterschieden.
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Evolution – Mutation
Das Wort Mutation hast Du bestimmt im Kontext der Corona-Pandemie und eines mutierten Virus schon mal gehört. Aber was bedeutet Mutation oder mutiert eigentlich?
Durch eine dauerhafte Veränderung der genetischen Ausstattung eines Lebewesens entsteht eine Mutation. Der Begriff wird vom lateinischen “mutare” abgeleitet. Im Deutschen bedeutet es “ändern”.
Mutationen treten zumeist zufällig auf, sie können durch Fehler bei der Replikation entstehen. Nur wenige Mutationen führen zu einer veränderten Ausprägung. Bei Mehrzellern werden nur die Mutationen weitergegeben, die in der Keimzelle, dem Spermium oder der Eizelle, vorkommen. Sie werden gonosomale Mutationen genannt und unterscheiden sich somit von den somatischen Mutationen, die sich nicht in den Keimzellen, sondern restlichen Zellen des Körpers abspielen.
Beispiele dafür sind gonosomale Trisomien.
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Evolution – Rekombination
Als Rekombination wird die Neuanordnung des genetischen Erbmaterials in einer Zelle bezeichnet.
Die Rekombination führt zu neuen Genkombinationen. Somit kann eine Art überlebensfähiger werden. So wird auch die genetische Vielfalt einer Population gesteigert. Eine Rekombination liefert also zusammengefasst neue Geno- und damit auch Phänotypen.
Evolution – Migration in der Evolution
In der Populationsgenetik wird die Ein- und Abwanderung von Individuen zwischen den verschiedenen Populationen innerhalb einer Art als Migration bezeichnet.
Die Migration ist insofern wichtig, weil dadurch ein Austausch zwischen den einzelnen Genpools einer Population stattfindet. Dieser Prozess wird auch als Genfluss bezeichnet. Durch eine hohe Migrationsrate werden Inzucht und Homozygotie in einer Population verringert. Dadurch wird die Fitness des Genpools gesteigert und die Auswirkungen eines genetischen Drifts können reduziert werden.
Evolution – Evolutionstheorien
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 von etwa Lamarck, Linné oder Darwin näher zu betrachten. Denn die wohl bekannteste Evolutionstheorie entstand aus Charles Darwins Feder.
Evolution – 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 häufiger 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 unkontrolliert zu, da die meisten Nachkommen der Selektion zum Opfer fallen.
- Variabilität: Nachkommen sind nicht alle gleich, sondern unterscheiden sich in geringem Maße.
Ein Beispiel hierfür sind die Darwinfinken. Auf den Galapagos Inseln herrschten mit der Zeit verschiedene Umweltbedingungen (Dürre, dadurch Nahrungsknappheit etc.), welche dafür sorgten, dass die Finken sich unterschiedlich entwickelten, um besser an ihre Umwelt angepasst zu sein. Dieses Ergebnis kannst Du in Abbildung 2 sehen.
Abbildung 2: verschiedene Ausprägungen der Darwinfinken
- 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.
Auch hier erfährst Du genaueres in der StudySmarter Erklärung zur Selektionstheorie, schaue doch dort vorbei!
Evolution – Synthetische Evolutionstheorie
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 dessen Genpool.
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 Allelfrequenzen von Genen im Genpool.
- Genfluss: Der Austausch des genetischen Materials zwischen den Populationen einer Art.
Evolution – Evolution des Menschen
Besonders interessant ist die Evolution des Menschen. Am engsten ist der Mensch mit Menschenaffen (Schimpanse, Gorilla, Orang-Utan usw.) verwandt. Menschen und Menschenaffen stammen von den gleichen Vorfahren ab. Die meisten Unterschiede zwischen dem Menschen 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 worden sind, ist bereits sehr viel über die 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:
- Australopithecus-Gruppe (Vormenschen)
- Homo habilis-Gruppe
- Homo erectus-Gruppe (Frühmenschen)
- 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.
Evolution – Zeitstrahl menschliche Evolution
Evolution – 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.
Abbildung 4: Sympatrische Artbildung
Evolution – Chemische Evolution
Die Abiogenese oder auch chemische Evolution beschreibt die molekulare Grundlage des Lebens. Durch die Einwirkung von Energie entstehen organische oder anorganische Moleküle. Da organische Moleküle eben jene Grundlage von Lebewesen sind, beschreibt die Abiogenese die Grundlage des Lebens.
Evolution – Kulturelle Evolution
Kulturelle oder auch soziokulturelle Evolution sind Sammelbegriffe für viele Theorien der kulturellen und sozialen Entwicklung, die sich mit Kulturen und Gesellschaften im Laufe der Geschichte der Menschheit und deren Entwicklung auseinandersetzen.
Eng verbunden mit der biologischen Evolution, verlief die kulturelle Evolution des Menschen. Nach anfänglich sehr langsamen Entwicklungen verläuft die kulturelle Evolution seit 80.000 Jahren beschleunigt. Unter dem Begriff kulturelle Evolution sind die Herstellung von Werkzeugen und Herausbildungen von Erfindungen, wie der Elektrizität oder Ähnlichem gemeint.
Darüber hinaus gehört auch die Entwicklung und Weitergabe von Traditionen zur kulturellen Evolution. Symbiontisch gehen die biologische und kulturelle Evolution einher. Höhere körperliche und intellektuelle Leistungen von Menschen begünstigen einander.
Evolution – Das Wichtigste
- Evolution – Definition: Entwicklung der Lebewesen zu einer immer besseren Angepasstheit an ihre Umwelt
- Evolution – Motoren:
- Evolution – Mutation: dauerhafte Veränderung der genetischen Ausstattung
- Evolution – Migration: Ein- und Abwanderung von Individuen zwischen den verschiedenen Populationen innerhalb einer Art = Migration
- Evolution – Evolutionstheorien: bspw. Selektionstheorie, synthetische Evolutionstheorie
- Evolution – Mensch: Mensch stammt vom Menschenaffen ab (Schimpanse), seine Entwicklung wird in verschiedene Arten unterteilt:
- Australopithecus-Gruppe (Vormenschen)
- Homo habilis-Gruppe
- Homo erectus-Gruppe (Frühmenschen)
- Homo sapiens-Gruppe
- Evolution – kulturelle Evolution: beschreibt die kulturelle und soziale Entwicklung des Menschen
Nachweise
- mpg.de: Evolution (30.10.2022)
- aeris.de: Evolution Mensch (30.10.2022)
- spektrum.de: Selektion (30.10.2022)
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