Die Evolutionstheorie besagt, dass sich die verschiedenen Tierarten auf der Erde aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben. Die vergleichende Anatomie ist das Studium der Struktur und Funktion verschiedener Körperteile, welches oftmals als Beleg für diese Theorie herangezogen wird.
Vergleichende Anatomie Definition
Anatomie stammt aus dem Altgriechischen und bedeutet "aufschneiden". Durch dieses Offenlegen der Körperteile werden die verschiedenen Strukturen und der Aufbau wissenschaftlich ergründet, weshalb die Anatomie zur Wissenschaft des Körpers zählt.
Die Anatomie umfasst unter anderem auch das Untersuchen von Geweben und Organen sowie systematische und topographisch-funktionelle Aspekte.
Systematisch bedeutet in dem Fall, dass Strukturen gruppiert nach Funktionen untersucht werden. Von Topographie wird gesprochen, wenn die räumliche Lage zueinander berücksichtigt wird. Topografisch-funktionell heißt dann entsprechend, dass sowohl die Lage als auch die Funktionsweise betrachtet wird.
Die vergleichende Anatomie ist ein Teilgebiet der Anatomie, in der die anatomischen Strukturen verschiedener Arten untersucht und miteinander verglichen werden.
Vergleichende Anatomie Grundlagen
Im Unterschied zur deskriptiven Anatomie wird bei der vergleichenden Anatomie die strukturelle Identität der verwandten Organismen untersucht. Dafür wird der unterschiedliche anatomische Aufbau verschiedener Arten gegenübergestellt, um Rückschlüsse aus den Gemeinsamkeiten und Abweichungen der Merkmale zu ziehen.
Bei der deskriptiven Anatomie werden die Strukturen von menschlichen Körpern einfach nur beschrieben und nicht miteinander verglichen.
Durch die Betrachtungsweise der vergleichenden Anatomie ist es möglich, Grundprinzipien zu erkennen, die artübergreifend beobachtet werden können. Es wird praktisch eine morphologische Betrachtung durchgeführt. Anders formuliert: Es wird geschaut, was für Formen und Strukturen es gibt.
Neben der vergleichenden Anatomie gibt es auch die folgenden Teilgebiete:
- pathologische Anatomie (Untersuchung von krankhaften Veränderungen, die mit bloßem Auge sichtbar sind)
- mikroskopische Anatomie (Untersuchung der feinen Strukturen bis hin zur molekularbiologischen Ebene)
- topographische Anatomie (Untersuchung der Leitungsbahnen und Organe)
Anatomie und Physiologie im Vergleich
Anatomie und Physiologie sind grundsätzlich verwandte biologische Disziplinen. Allerdings beschäftigt sich die Physiologie im Gegensatz zur Anatomie nicht mit der Struktur und der Identität von Körperteilen, sondern mit deren Funktionsweise und der Wirkungsbeziehung.
Durch ihre Zugehörigkeit zur Morphologie beschäftigt sich die Anatomie mit der Form und der Lage innerer und äußerer Strukturen. Dabei werden die Informationen aus lebenden und toten Organismen gewonnen. Physiologen setzen sich hauptsächlich mit lebenden Strukturen auseinander.
Kurz gesagt: Ein Physiologe muss die Inhalte verstehen, mit denen sich Anatomiker auseinandersetzen.
Vergleichende Anatomie in der Evolution
Die vergleichende Anatomie wird als ein Beleg für die Evolution gehandhabt. Durch die vergleichende Betrachtungsweise können Beweise für eine Weiterentwicklung gewisser Organismen erbracht werden. Außerdem werden auch die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Arten näher betrachtet.
Homologie
Wenn Lebewesen einen ähnlichen anatomischen Bau aufweisen, dann kann das auf eine Abstammung des gleichen Vorfahren zurückgeführt werden. In diesem Fall spricht man von einer Homologie.
Bei der Betrachtung der Vorderextremitäten von Wirbeltieren, fällt auf, dass Hunde sowie Vögel oder Menschen ausgeprägte Vorderextremitäten besitzen. Allerdings sind sie je nach Art unterschiedlich ausgeprägt. Zudem ist auch ihre Aufgabe unterschiedlich. Während der Mensch sie unter anderem als Greifwerkzeug verwendet, braucht der Hund die Vorderextremitäten, um sich fortzubewegen.
Analogie
Entstammen beide Lebewesen einem Lebensraum, mit den gleichen oder ähnlichen Umweltbedingungen, dann kann die Anpassung an diese Umwelt zu gleichgerichteten Organismen oder einem ähnlichen anatomischen Bau führen. Das nennt man Analogie. Diese führt auf einen konvergenten Evolutionsverlauf zurück. Konvergenz bedeutet, dass die bloße Ähnlichkeit nicht auf einen gemeinsamen Vorfahren oder eine Verwandtschaft zurückzuführen ist.
Ein Beispiel für Analogie kann beim Maulwurf und der Maulwurfsgrille beobachtet werden. Beide besitzen Vorderextremitäten, die allerdings auf einen unterschiedlichen Grundbauplan zurückzuführen sind. Trotzdem setzen beide Tiere ihre Vorderextremitäten für ähnliche Tätigkeiten ein, z. B. zum Graben.
Da der Maulwurf als Säuger ein Innenskelett aus Knochen und die Maulwurfsgrille als Insekt ein Außenskelett aus Chitin besitzt, sind die Gemeinsamkeiten nicht auf einen gemeinsamen Stamm zurückzuführen, sondern auf eine ähnliche Entwicklung durch einen ähnlichen Lebensraum.
Abbildung 2: Vorderextremitäten von einem Maulwurf
Abbildung 3: Vorderextremitäten von einer Maulwurfsgrille
Im Laufe der Evolution haben sich zwei Entwicklungsrichtungen ergeben, die divergente und die konvergente Entwicklung.
Abbildung 4: Divergente und konvergente Entwicklung im Verlauf der Evolution
Während bei der divergenten Entwicklung die evolutionären Entwicklungslinien auseinanderlaufen, laufen die Ähnlichkeiten bei der konvergenten Entwicklung zusammen. Die Merkmale einer homologen Art oder Population unterscheiden sich aufgrund der Umwelt oder anderen Faktoren mit der Zeit immer mehr voneinander. Währenddessen ähneln sich die Merkmale bei analogen Strukturen durch eine konvergente Entwicklung im Laufe der Evolution vermehrt. Auch das kann auf die Umwelt zurückgeführt werden: ähnliche Lebensräume, fordern eine ähnliche Anpassung.
Falls das Thema Homologie und Analogie Dein Interesse geweckt hat oder Du das Thema noch etwas vertiefen möchtest, dann schaue doch gerne im StudySmarter Artikel Homologie und Analogie vorbei! Außerdem findest Du in dem Artikel noch mehr Informationen zur Konvergenz und Divergenz.
Verwandtschaftsanalyse durch Rudimente und Atavismen
Lediglich homologe Strukturen sind für einen Verwandtschaftsnachweis geeignet. Sie sind auf das Vorhandensein gemeinsamer Vorfahren zurückzuführen und besitzen somit den gleichen stammesgeschichtlichen Ursprung. Diese Ähnlichkeit der Merkmale ist auf einen gemeinsamen Grundbauplan zurückzuführen, der eine ähnliche genetische Ausstattung bewirkt. Dennoch ist es nicht selten, dass homologe Organe und Strukturen bei den verschiedenen Arten unterschiedlich ausgeprägt sind und ihnen unterschiedliche Funktionen zukommen.
Zusammengefasst haben homologe Organe zwar den gleichen Ursprung, sie sind aber häufig mit unterschiedlichen Funktionen ausgestattet, während analoge Organe verschiedenen Ursprungs sind, aber dieselbe Funktion innehaben. Deshalb können analoge Strukturen für die Verwandtschaftsanalyse nicht herangezogen werden.
Als Belege für Verwandtschaften können außerdem Rudimente und Atavismen herangezogen werden.
Rudimente
Als Rudimente werden unvollständig ausgebildete Organe ohne erkennbare Funktion bezeichnet. Diese "Rückbleibsel" gehen auf ehemals vollständig funktionsfähige Organe zurück.
Es wird angenommen, dass Rudimente im Laufe der Evolution ihre Funktion verloren haben. Dadurch wurden die betroffenen Strukturen unbedeutend und haben sich teilweise zurückgebildet. Rudimente finden sich in der Regel bei allen Individuen derselben Art. Deshalb sind sie auch so wichtig bei der vergleichenden anatomischen Betrachtungsweise.
Wale haben beispielsweise noch immer Veranlagungen und Strukturen, aus ihrer Zeit als landlebende Säugetiere: Sie besitzen ein funktionsloses Hinterbein sowie Vorderbeine, die keinen Nutzen haben.
Atavismen
Atavismen sind Merkmale, die lediglich bei einzelnen Individuen auftreten. Sie sind im Laufe der Stammesgeschichte und der Evolution länger nicht mehr aufgetreten, auch wenn die ursprüngliche Art sie noch aufgewiesen hat.
Atavismen gelten deshalb als Indizien dafür, dass sich Merkmale und Organismen mit der Zeit evolutionsbedingt zurückgebildet haben. Zwar besteht noch eine Veranlagung dieser Merkmale in den Genen der Art, sie werden jedoch blockiert. Wenn nun z. B. eine Mutation in dem entsprechenden Gen auftritt, dann kann die Blockade aufgehoben werden und der Atavismus wird zu einem sichtbaren Merkmal.
Zusammenfassend ist ein Atavismus ein Merkmal, das vollständig zurückgebildet wurde, allerdings bei Vorfahren einen bestimmten Nutzen hatte und deshalb voll entwickelt war. Es kann jedoch wieder auftreten, selten aber voll entwickelt.
Beim Menschen können beispielsweise mehrere Brustwarzen auftreten sowie ein kurzer Schwanz am Ende der Wirbelsäule. Auch Fälle einer Ganzkörperbehaarung (Hypertrichose) wurden bereits verzeichnet, die auf unseren Vorfahren, den Primaten, zurückgehen.
Abbildung 6: Beispiele für Atavismen beim Menschen
Gibt es noch offene Fragen zum Thema Rudimente und Atavismen? Dann schaue gerne im StudySmarter Artikel Rudimente und Atavismen vorbei!
Vergleichende Anatomie und lebende Fossilien
Ebenfalls mit in den Bereich der vergleichenden Anatomie fallen lebende Fossilien. Durch die Evolution sterben im Laufe der Zeit Arten aus, während andere neu entstehen. Jede Art ist durch die sich verändernden Umweltbedingungen im Grunde permanent im Wandel. Allerdings gibt es auch Pflanzen- und Tierarten, die sich seit Jahrtausenden kaum verändert haben. Diese Arten können als lebende Fossilien bezeichnet werden.
Unter lebende Fossilien fallen rezente, also gegenwärtig lebende, Arten, deren morphologische Formen bereits seit längerer Zeit existieren. Diese Arten sind also bereits in ähnlicher Form in einem anderen Zeitabschnitt der Erdgeschichte vorgekommen.
Besonders interessant im Zusammenhang mit der vergleichenden Anatomie ist das Konzept der sogenannten Brückentiere.
Brückentiere werden auch als Mosaikformen bezeichnet. Dabei handelt es sich um Tierarten, die aus einer Kombination zweier unterschiedlicher Tiergruppen (z. B. Fische und Amphibien) bestehen.
Von fossilen Brückentieren wird gesprochen, wenn die Art bereits ausgestorben ist. Lebt die Art noch, wird der Begriff rezentes Brückentier verwendet – in der Regel sind das auch immer lebende Fossilien.
Brückentiere gelten als Beweis für die evolutionäre Veränderung von Arten. Außerdem zeigen sie, dass sich einige Arten nicht nebeneinander, sondern auseinander entwickelt haben.
Interessierst Du Dich für das Thema lebende Fossilien und Brückentiere, kannst Du im Artikel zu den lebenden Fossilien noch mehr Informationen dazu finden!
Vergleichende Anatomie der Wirbeltiere
Vor allem bei Wirbeltieren kann durch die vergleichende Anatomie auf ehemalige Organe und Strukturen im Körper der jeweiligen Art eine Verwandtschaftsbeziehung ausgeschlossen oder bestätigt werden. Als Beispiel lassen sich hier Mensch und Schimpanse heranziehen.
Vergleichende Anatomie am Beispiel der menschlichen Anatomie
Anatomiker schauen sich zunächst die zu vergleichenden Körper oder Strukturen genauer an und untersuchen diese dann auf Ähnlichkeiten und Unterschiede. Ein Beispiel dafür wäre die Anatomie des menschlichen Körpers. Eine vergleichende Betrachtung von Mensch und Schimpanse findet Du als Beispiel in Abbildung 6.
Die Anatomie der beiden Lebewesen ist sehr ähnlich, was auf eine Verwandtschaft hindeutet. Allerdings befinden sich beide Lebewesen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien der Evolution.
Abbildung 7: Vergleich Anatomie Mensch - Schimpanse
Vergleich Schädel
Beim Betrachten des Schädels wird deutlich, dass der Schimpanse sich anders als der Mensch ernährt. Seine Reißzähne bedeuten, dass er seine Mahlzeit reißen und fangen muss und im Gegensatz zum Menschen z. B. rohes, zähes Fleisch isst. Wohingegen der Mensch einen zurückgebildeten Unterkiefer hat, welcher sich im Laufe der Zeit an die Getreide-Mahlzeiten anpasste. Des Weiteren werden die meisten Mahlzeiten gekocht und erhitzt, wodurch z. B. das Fleisch weniger zäh und einfacher zu kauen ist.
Vergleich Wirbelsäule
Auch der aufrechte Gang der Menschen unterscheidet sich von dem des Schimpansen. Das kann auf die Umwelt zurückgeführt werden. Der Schimpanse lebt zu Teilen auf Bäumen, weshalb er durch seine gekrümmte Wirbelsäule über mehr Stabilität verfügt. Der Mensch besitzt stattdessen eine Doppel-S-förmige Wirbelsäule, die beim aufrechten Gehen abfedern soll.
Vergleichende Anatomie am Beispiel Herz
Das Herz kann als ein Beispiel für ein analoges Organ betrachtet werden. Der Aufbau des Herzens und die Funktionsweise des Herz-Lungen-Kreislaufes sind bei jedem Säugetier gleich. Somit können Rückschlüsse auf die gemeinsame Abstammung oder einer analogen Entwicklung, also ähnlichen Entwicklung, geschlossen werden. Auch die Herzen anderer Arten und Spezies ähneln teilweise denen der Säugetiere. Das kannst Du in dieser Abbildung erkennen:
Abbildung 8: Anatomie des Herzens verschiedener Lebewesen
Wie bereits erwähnt ist es sehr wichtig, die einzelnen Organe, Gewebe und andere körpereigene Strukturen in einer vergleichenden Betrachtungsweise zu untersuchen. Denn dadurch konnte festgestellt werden, dass ein Schweineherz nach genetischer Veränderung und Vorbehandlung z. B. als ein Spenderherz für einen Menschen infrage kommt. Das würde eine Entlastung für die langen Organ-Wartelisten bedeuten.
Anfang 2022 wurde ein solcher Transplantationsversuch in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland gestartet. David Bennett galt als erster Mensch, dem ein genetisch verändertes Schweineherz als Ersatzorgan eingesetzt wurde. Nach zwei Monaten starb der Mann. Dieser Versuch stellt aber eine große Grundlage für weitere Untersuchungen und ähnlicher Transplantationen dar. Allerdings steht ein solches Verfahren auch unter reger Kritik. Es kommt auch die Frage auf, inwiefern diese Versuche ethisch vertretbar sind.
Vergleichende Anatomie – Das Wichtigste
- Die Anatomie zählt zur Wissenschaft des Körpers und ist unterteilt in vier Teilgebiete:
- vergleichende Anatomie
- pathologische Anatomie
- mikroskopische Anatomie
- topographische Anatomie
- In der Anatomie wird sich mit den Strukturen (Organen, Kochen etc.) im Körper auseinandergesetzt.
- Vergleichende Anatomie dient als Beleg für die Evolution, z. B. als Verwandtschaftsbeweis bei Menschen und Primaten.
- In der vergleichenden Anatomie wird der anatomische Aufbau verschiedener Arten gegenübergestellt und miteinander verglichen.
- Es kann in homologe und analoge Organe und Strukturen unterschieden werden.
- Atavismen und Rudimente geben Aufschluss zur Artverwandtschaft und Stammesgeschichte.
Nachweise
- Abb. 6: Die Entwicklung der Menschen (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vergleich_zwischen_Mensch_und_Affe.jpg) von Lars Ebbersmeyer (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Lars_Ebbersmeyer) ist unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en).
- Abb. 2: Vorderextreme von einem Maulwurf (https://pixabay.com/de/photos/maulwurf-natur-tiere-13299/) von Dirk Schumacher ist unter freier kommerzieller Nutzung (Pixabay Lizenz).
- Abb. 3: Maulwurfsgrillen (Gryllotalpa gryllotalpa) (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gryllotalpa_2009_G4.jpg) von George Chemilevsky (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:George_Chernilevsky) ist gemeinfrei.
Erklärungen 
Magazine 
