Evolutionstheorie Darwin

Bis zum 19. Jahrhundert wussten Menschen nicht, dass sich Tiere über einen sehr langen Zeitraum nicht verändern. In diesem Fall glaubten die Menschen eher an den göttlichen Akt der Schöpfung. Zwei Naturwissenschaftlern, Charles Robert Darwin und Jean Baptiste de Lamarck, gelang es bedeutende Feststellungen in Bezug zur Evolution zu machen.

Durch seine Arbeit konnte Darwin früh darauf verweisen, dass nicht nur die natürliche Selektion die Evolution aller Lebewesen vorantreibt.

Charles Darwin Steckbrief

Charles Robert Darwin (1809 - 1882) war ein britischer Botaniker, Biologe und Naturwissenschaftler. Er gilt als der "Urvater der Evolution". Mit seinen Erkenntnissen zur Evolutionstheorie gelang es ihm einen Namen in der Welt, als Naturwissenschaftler zu machen. Darwin wurde durch seine revolutionären Erkenntnisse berühmt. Demzufolge wurde die Theorie nach ihm benannt.

Darwin startete sein Medizinstudium im Jahr 1825, brach es aber ein paar Jahre später ab. Ab 1828 studierte er Theologie in Cambridge. Er zeigte sehr starkes Interesse an naturwissenschaftliche Themen, wie Botanik und Insekten.

Im Jahr 1831 fing er seine Reise, eine geologische Expedition, die man auch als eine Vermessungsfahrt kennt, an und segelte bis 1836 mit der HMS-Beagle. Während seiner Expedition sammelte er viele Pflanzen und Fossilien, die er naturwissenschaftlich untersuchte, und machte davon Aufzeichnungen.

Abbildung 1: Forschungsreise von Charles Darwin

Auf Basis seiner Expedition stellte Darwin eine Theorie zur Entstehung der Korallenriffe auf. Er stellte außerdem eine Evolutionstheorie zur Entstehung der Arten auf. Auf dem Tahiti-Atoll entdeckte Darwin, dass Korallen die Küste schützen. Er konnte anerkennen, dass ihre Korallenriffe Biodiversitäts-Hotspots sind.

Darwin interessierte sich für unbekannte Vulkangesteine, die nicht Korallenkalkinseln entsprachen. Bei Lagunenmessungen reichte sein Werkzeug nicht bis zum Grund. Darum benutzte Darwin ein mit Talg bedecktes Lot, um Sedimente einzufangen, und bemerkte eine flache Verteilung des Korallenwachstums.

Abbildung 2: Porträt vom jungen Charles Robert Darwin (1840)

Darwins Evolutionstheorie - Definition

Während seiner Expedition beobachtete Darwin viele Lebewesen. Darwin formulierte währenddessen seine Theorie und prägte das Prinzip "survival of the fittest ". In Darwins Evolutionstheorie heißt, dass nur die Lebewesen überleben, die am besten an die Umweltbedingungen angepasst sind. Außerdem können diese ihre Gene an die nächste Generation vererben.

Der Darwinismus besteht aus drei bzw. vier grundlegende Annahmen:

1. Reproduktion/Vererbung
2. Variation
3. Selektion

Reproduktion/Vererbung

Eine bestimmte Menge an Individuen innerhalb einer Population muss in der Lage sein, sich zu vermehren, um bestimmte Merkmale zu vererben. Einige Organismen erzeugen mehr Nachkommen, als zum Überleben notwendig. Die neu entstandene Generation innerhalb der Population muss sich auch vermehren können. Sie müssen nämlich auch die Merkmale an die "neuere" Generation vererben. Dadurch entstehen viele Variationen.

Variation

Innerhalb einer Population muss es eine große Vielfalt an Merkmalen geben. Es muss auch ein Weg gegeben haben, der neue Variationen bestimmter Merkmale in die Population einführen kann. Durch die Variation gibt es nie zwei gleiche Lebewesen. Sie unterscheiden sich in mindestens einem Merkmal.

Selektion

Die Merkmale, die vererbt wurden, müssen theoretisch die Fähigkeit zur Reproduktion innerhalb einer Art "positiv" beeinflussen. Einerseits kann die Überlebensfähigkeit der Art (natürliche Selektion) erhöht werden. Andererseits kann die Reproduktionsfähigkeit (sexuelle Selektion) verändert werden, damit die Organismen notwendige Partner zur Reproduktion finden können. Die Lebewesen, die an die Lebensbedingungen besser angepasst sind, haben einen Selektionsvorteil. Deswegen können sie auch eher überleben.

Laut Darwin können sich besser angepasste Organismen eher fortpflanzen ("individual fitness") als andere. Diese Individuen produzieren die meisten Nachkommen. Somit können die Merkmale so schnell wie möglich verbreitet werden. Der Prozess kommt durch natürliche Selektion zustande. Durch die natürliche Selektion gibt es innerhalb einer Population immer mehr Nachkommen, die an die Umweltbedingungen angepasst sind.

Darwin hat fünf Hauptthesen entwickelt:

1. Evolution: Die Umwelt und Organismen verändern sich mit der Zeit.
2. Gemeinsame Herkunft/Abstammung: Alle Organismen sind "verwandt".
3. Artbildung durch Isolation (genetische, räumliche): Die Variation der Organismen erfolgt aus Artaufspaltungen. Aus einer sehr kleinen Population, die sich von der Hauptpopulation trennte, können neue Arten entstehen.
4. Langsame Evolution: In vielen Generationen und über einen sehr langen Zeitraum können neue Arten entstehen.
5. Die natürliche Selektion erhöht die Lebenschancen einer Art.

In seiner Evolutionstheorie deutete Darwin oft auf antireligiöse Elemente. Diese widersprachen sich mit den damaligen religiösen Glaubensvorstellungen.

Evolutionstheorie Darwin – Flussdiagramm

Dadurch, dass innerhalb einer Population zu viel Nachwuchs entsteht, kommt es zur Konkurrenz um Nahrung oder Lebensraum. Die Individuen, die besser angepasst sind, können sich aufgrund der natürlichen Selektion besser durchsetzen und ihre Merkmale oder Organe an die nächste Generation vererben. Die Individuen, die keinen Zugang zu Nahrung haben, sterben dann aus. Durch diese langsame Angepasstheit oder "Verbesserung" der Art kommt es zum Artwandel. Da die besser angepasste Population sich nicht mehr mit anderen Generationen fortpflanzt, entsteht eine neue Art, die besser an die Umweltbedingungen angepasst ist, als vorherige Generationen.

Darwins Evolutionstheorie – Giraffen als Beispiel

Giraffen fressen hauptsächlich Blätter von Bäumen. In einer neuen Giraffengeneration haben einige Giraffen zufälligerweise einen langen Hals. Sie haben damit einen großen Vorteil im Vergleich zu anderen Giraffen. Mit den längeren Hälsen können die Giraffen die Blätter essen, die höher an den Bäumen wachsen. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn alle Blätter in den unteren Teilen der Bäume gegessen wurden. Die Giraffen mit den kürzeren Hälsen verhungern. Die Giraffen mit den längeren Hälsen überleben und können sich fortpflanzen.

In der nächsten Generation gibt es deswegen mehr Giraffen, die den längeren Hals von den Eltern geerbt haben. Dieser Kreislauf soll sich über einen sehr langen Zeitraum wiederholt haben. Hierbei konnten sich die Giraffen mit den längeren Hälsen besser durchsetzen. Sie gewannen den sogenannten "Kampf ums Überleben".

Deswegen sollen die heutigen Giraffen auch einen 2-3 m langen Hals haben.

Vergleich Evolutionstheorie – Darwin, Lamarck und Cuvier

Darwin, Lamarck und Cuvier haben sich intensiv mit der Evolution von Organismen befasst. Aus ihren Erfahrungen und Ideen entstanden die wohl bekanntesten Evolutionstheorien.

Jean Baptiste de Lamarck

Jean Baptiste de Lamarck war ein französischer Zoologe und Botaniker. In seiner Evolutionstheorie besagte Lamarck, dass Organismen einen inneren Drang nach Perfektion besitzen. Dabei sollen sich bestimmte Organe durch Gebrauch oder Nichtgebrauch anpassen. Die erworbenen Merkmale werden an die Nachkommen vererbt.

Georges de Cuvier

Georges de Cuvier war ein Zoologe, der Anatomien verglich. In seinem "Gesetz von der Korrelation der Organe" sagte Cuvier, dass alle Teile eines Organismus in Form und Funktion in einer Wechselbeziehung zueinander stehen. Cuvier war ein Gegner des Evolutionsgedankens. Er sagte, dass wenn sich ein Teil eines Lebewesens ändern sollte, dass das Lebewesen nicht überleben könnte.

Er war ein Anhänger der Katastrophentheorie. Er glaubte, dass unregelmäßige Naturkatastrophen das Leben in ganzen Regionen auslöschen können. Die verwüsteten Regionen sollen dann durch Zuwanderung von Tiere neu besiedelt worden sein. Cuvier bewies, dass Lebewesen bzw. Arten aussterben können.

Darwinismus vs. Lamarckismus vs. Katastrophismus

Darwins Evolutionstheorie: Zusammenfassung

Aus Darwins Evolutionstheorie sind die natürliche Selektion, Variation und die Vererbung und Reproduktion sehr wichtig.

Darwin stellte fest, dass viele Lebewesen viele Gemeinsamkeiten aufwiesen. Er erkannte auch, dass sich Lebewesen durch die Mutationen von Genen verändern können. Arten, die eine Verbesserung der Merkmale aufwiesen, setzten sich durch. Die Entwicklung dieser Arten ist zu diesem Zeitpunkt und für die Umwelt nützlich. Sogenannte negative (genetische) Entwicklungen führen zur Vernichtung der Lebewesen. Die Menge dieser Lebewesen wird immer reduziert, bis keines mehr existiert.

Zwischen Arten findet immer ein Wettbewerb statt. Es soll das Überleben der Individuen sichern. Ein Wettbewerb findet zum Beispiel in Form von Nahrungsversorgung, Lebensraumbeschaffung, aber auch in Form der Reproduktion statt. Ein solcher Wettbewerb um lebensnotwendige Ressourcen nannte Darwin "struggle for life".

Damit Lebewesen überleben können, müssen diese körperlich kräftig und intelligent sein. Die Anpassung an die Umwelt ist für alle Lebewesen von enormer Wichtigkeit. Charles Darwin sagte deswegen nicht: "Der Stärkste überlebt!". Darwin sagte stattdessen: "Der Fitteste überlebt!".

Darwins Evolutionstheorie – Beispiele

Einige Beispiele, die Darwins Evolutionstheorie bestätigen sind der Birkenspanner, die Darwinfinken und die Menschen.

Birkespanner (Biston betularia)

Im frühen 18. Jahrhundert verdunkelte der Prozess der Industrialisierung in England die gesamte Landschaft, inklusive Bäume, mit Ruß. Durch die weiße Färbung ziehen die Schmetterlinge die Aufmerksamkeit vieler Fressfeinde.

Im Gegensatz dazu gibt es dunkle Vertreter der Art, die an dunklen Pflanzen nicht besonders auffallen und sich rasant vermehren können. Dadurch gab es viele dunkle Schmetterlinge und ganz wenige helle. Als solches ging den Raubtieren die Nahrung nicht aus. Wenn es dazu gekommen wäre, dass nur wenige helle Birkenspanner gelebt haben, hätten andere Tiere keine Futterquelle mehr.

Die Vielfalt der Merkmale ist also wichtig für das Überleben der Arten. Die Bäume in Großbritannien sind wieder grün und es gibt fast keinen Restruß mehr, der die Luft belastet.

Wissenschaftler*innen züchteten daraufhin die schwarzen und hellen Motten. Sie fanden heraus, dass die dunkle Form andere Genvarianten hat als die helle Form. Die dunkle Farbe wurde durch eine Mutation in der DNA der hellen Form des Birkenspanners ausgelöst.

Durch diese Mutation bekamen die dunklen Birkenspanner Nachkommen mit ebenfalls dunklen Flügeln. Die helle Form der Motte, die diese Mutation nicht hatten, bekamen Nachwuchs mit hellen Flügeln. Die dunklen Birkenspanner waren auf geschwärzten Birkenstämmen besser vor Feinden getarnt, als die "originale" helle Form.

Abbildung 5: Paarung der beiden Morphen;