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Evolution

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.

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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 Biologie Zusammenfassung – 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 Biologie – 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:

Wenn Du mehr über die Evolutionsfaktoren im Einzelnen wissen möchtest, dann schau gerne bei der passenden StudySmarter Erklärung vorbei!

Evolution Biologie – 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:

  1. Transformierende oder richtende Selektion (Abbildung 1)
  2. Stabilisierende Selektion
  3. Spaltende oder disruptive Selektion

Evolution, Selektion, StudySmarterAbbildung 1: transformierende Selektion

Außerdem wird innerhalb der Selektion zwischen abiotischen und biotischen Selektionsfaktoren unterschieden.

Evolution Biologie – 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.

Mehr zum Thema Selektion findest Du in der passenden StudySmarter Erklärung.

Evolution Biologie – 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.

Interessiert Dich die Thematik Mutationen? Dann schaue gerne in der StudySmarter Erklärung dazu vorbei und erfahre weitere spannende Informationen!

Evolution Biologie – 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 Biologie – 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 Biologie Zusammenfassung – 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 Biologie – 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:

  1. 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.
  2. 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.

Evolution, Darwinfinken, StudySmarterAbbildung 2: verschiedene Ausprägungen der Darwinfinken

  1. Vererbung: Lebewesen geben ihre Merkmale an ihre Nachkommen weiter.
  2. Konkurrenz: Besser angepasste Individuen setzen sich im “Kampf ums Dasein” durch und können somit ihr Erbgut an nachfolgende Generationen weitergeben.
  3. Selektion: Die natürliche Auslese sorgt dafür, dass Lebewesen den Umweltbedingungen immer besser angepasst sind.
  4. 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 Biologie – 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 Biologie Zusammenfassung – 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:

  1. Australopithecus-Gruppe (Vormenschen)
  2. Homo habilis-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.

Evolution Biologie – Zeitstrahl menschliche Evolution

Evolution Biologie Zusammenfassung – 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, sympatrische Artbildung, StudySmarter

Abbildung 4: Sympatrische Artbildung

Evolution Biologie Zusammenfassung – 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 Biologie Zusammenfassung – 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.


Nachweise

  1. mpg.de: Evolution (30.10.2022)
  2. aeris.de: Evolution Mensch (30.10.2022)
  3. spektrum.de: Selektion (30.10.2022)

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Zu welcher Art gehören alle heutigen Menschen?

Der aufrechte Gang hatte für die Vorfahren des Menschen viele Vorteile. Welcher ist keiner davon?

Welche dieser Tiere sind lebende Fossilien?

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Evolutionstheorien

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).

Biologischer Artbegriff

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

Morphologischer Artbegriff

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.

Homologie

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

DNA-Hybridisierung

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.

Synthetische (erweiterte) Evolutionstheorie

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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