synthetische Evolution

Die synthetische Evolutionstheorie

Die Entwicklung neuer & Veränderung schon vorhandener Arten

Simay K. & Zeyneb S.

Inhalt

6. Evolution von Verhaltensweisen

1. Evolution - Was ist das?

7. Evolution von Sozialstrukturen

2. Theorie der synthetischen Evolution

8. Evolution des Menschen

3. Artbegriff & Genpool

9. Timeline Mensch

4. Evolutionsfaktoren

10. Entstehung neuer Arten

5. Transspezifische Evolution

Definition: Evolution

= alle Veränderungen, die dazu beitragen, dass das Leben auf der Erde zu seiner heutigen Form und Vielfalt gelangt ist

Theorie der synthetischen Evolution

2 synthetische Evolutionstheorie

• geht aus Erkenntnissen von Charles Darwin hervor
• Aussagen werden durch Zusammenspiel von Erkenntnissen verschiedener Teildisziplinen der Biologie gestützt
• setzt sich aus Erkenntnissen von Oswald Avery, James Watson und Francis Crick zusammen
• Population & deren genetische Struktur stehen im Zentrum
• Evolution als Wandel von Allelfrequenzen

Charles Darwin

Artbegriff undGenpool

3 Artbegriff & Genpool

Morphologischer Artbegriff (nach Linne)

• Merkmale des Körperbaus
• alle Lebewesen, die in wesentlichen Körpermerkmalen untereinander und mit Nachkommen übereinstimmen

Merkmale der äußeren Körpergestalt bei Tieren insbesondere Skelettmerkmale bei Wirbeltieren Eigenschaften des Blütenbaus bei Pflanzen

Biologischer Artbegriff (nach Mayr)

Carl von Linne

• eine Art = eine Population, deren Individuen sich untereinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen hervorbringen
• sind durch Fortpflanzungsschranken von anderen Populationen isoliert

Populationsgenetischer Artbegriff

• eine Art als Population, deren Genpool von Genpools anderer Populationen getrennt ist

• Population ist genetisch durch Genpool charakterisiert
• Genpool = Gesamtheit der Allele aller Individuen einer Population

Ernst Mayr

Evolutions-faktoren

4 Evolutionsfaktoren

Mutation

Gendrift

• Veränderung der DNA
• liefert neue Allele

• vollkommen zufällig, nicht durch Selektion bewirkte Veränderung des Genpools
• manche Allele können ganz verschwinden

Isolation

Rekombination

• Unterbindung der Paarung zwischen Individuen einer Art & für Angehörige verschiedener Arten
• bspw. Seperation, Einnischung

• Neukombination von Allelen
• erhöht genetische Variabilität innerhalb einer Population
• erweitert Spektrum an neuen Phänotypen
• verändert nicht den Genpool

Selektion

• setzt am Phänotypen an
• natürliche Auslese, bspw. sexuelle Selektion

transspezifische Evolution

5 transspezifische Evolution

=Ablauf von Vorgängen, die zur Bildung neuer Gattungen, Familien und noch höherer systematischer Einheiten führen

• Prozess: Abfolge vieler aufeinanderfolgender Artbildungsvorgängen
• Prozesse laufen in geologischen Zeiträumen ab; können deshalb nicht direkt beobachtet werden
• Übergang zum Landleben: ‣ Besiedlung eines neuen bisher unbesiedelten Lebensraums; schrittweise

→schrittweise Veränderung des Bauplans von Organismen, die aus dem Wasser das Land besiedeln ‣ Mutanten treffen nicht auf Konkurrenten, können leicht überleben; künftig innerartliche Konkurrenz ‣ Entstehung neuer Unterarten und Arten & unterschiedl. Anpassungsformen durch Evolution ‣ bei Pflanzen auch durch Mutation →Entwicklung von Festigungsgewebe als Anpassungen an Landleben →Anpassung an immer trockenere Orte durch Konkurrenz; Entstehung neuer Arten

5 transspezifische Evolution

• Präadaption: Merkmal, das bei einer Umweltänderung einen Selektionswechsel bietet (=Vorangepasstheit)
• Präadaption bei Bakterien im Flukationstest nachweisbar
• Vorteil bei diploiden Lebewesen: rezessive Allele werden von Selektion nicht erfasst, können bei Änderung der Umweltbedingungen den Trägern von Nutzen sein, die für diese Allele reinerbig sind

Bsp.: Tiktaalik

Evolution vonVerhaltensweisen

6 Evolution von Verhaltensweisen

• Kosten-Nutzen-Analyse

→Kosten=Nachteile, Nutzen=Vorteile →im Laufe der Evolution setzen sich vorteilhaftere Verhaltensweisen durch

• uneigennütziges Verhalten (altruistisch)

→nützlich für Gemeinschaft, nachteilig für Individuum →(Gesamt-)Fitness & Verwandtenselektion

• Eusozialität = Phänomen der Staatenbildung bei Tieren;

→ Staaten sind durch hohen Anteil altruistischer Verhaltensweisen gekennzeichnet →ein Teil der Indiviuden des Staates ist steril

Evolution vonSozialstrukturen

7 Evolution von Sozialstrukturen

Promiskuität

Sexuelle Selektion

Polygynie, Polyandrie, Monogamie

Kampfverhalten

Infantizid

Evolution desMenschen

8 Evolution des Menschen

• Beginn der wissenschaftliche Erforschung der menschlichen Stammgeschichte mit Fund des Neandertalers (1856)
• Vorfahren der heutigen Altweltaffen lebten als Baumtiere (30 Mio Jahren)

→daraus entstanden vor ca. 16-24 Mio Jahren mehrere Arten einer Primatengruppe, bspw. Proconsul

• frühe Menschenaffen erreichten vor 17 Mio Jahren Europa
• Trennung einer Evolutionslinie zum Orang-Utan von gemeinsamer Hominidenstammgruppe (10-12 Mio Jahren)
• Entstehung der Evolutionslinie zum Gorilla (9 Mio Jahren)
• Auftrennung der Linie einerseits zum Menschen, andererseits zu Schimpansenarten (7 Mio Jahren)

8 Evolution des Menschen

• weltweite Klimaveränderungen vor 7 Mio Jahren führte zu neuen Anpassungsformen
• Wechsel der Ernährung
• durch aufrechten Gang konnten Individuen größeres Gebiet überblicken, besser Nahrung finden
• zweibeiniges Laufen ermöglichte ausdauerndes Laufen, freie Hände konnten zum Halten von Objekten genutzt werden
• nur kleinerer Teil der Körperoberfläche Sonne ausgesetzt, weniger Energie für Temperaturregulation nötig
• Verstärkung der Tendenz zur Vergrößerung der Gehirngröße durch vielseitigen Gebrauch der Hände

→Gehirn benötigt mehr Energie, gemischte Nahrung war Vorteilhaft (Pflanzen, Aas, Kleintiere)

8 Evolution des Menschen

Biologische Evolution

• Mensch zählt aus biologischer Sicht zur Ordnung der Primaten
• Trennung der Vorfahren des Menschen von denen der heute lebenden Menschenaffen
• Homonisation: →Homonisation = aufrechter Gang; Entwicklung von Händen

→Cerebralisation = Größenzunahme, Komplexitäts & Leistungssteigerung des menschl. Gehirns; Entwicklung von Lernfähigkeit und Sprachvermögen

Kulturelle Evolution

• Tradition; Grundlage von Kultur

→Gesamtheit erlernter Verhaltensweisen & Fähigkeiten einer Gruppe, die von Generation zu Generation weitergegeben werden

• Informationsfluss sowohl vertikal, als auch horizontal; viel schneller und anpassungsfähiger

8 Evolution des Menschen

Timeline - Evolution des Menschen

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Entstehung neuer Arten

Entstehung neuer Arten

• Selektion führt zur Artumwandlung
• zur Artaufspaltung führen (1) Seperation von Teilpopulationen und (2) genetische Isolation

Allopatrische Artbildung

• Verhinderung der Paarung von Individuen getrennter Populationen durch genetische Isolation
• auch wenn trennendes Hindernis nicht mehr vorhanden ist

Sympatrische Artbildung

• Teilpopulation im Verbreitungsgebiet der Ausgangspopulation ist reproduktiv isoliert

Entstehung neuer Arten

Adaptive Radiation

= wenn in einem Lebensraum in einem geologisch kurzem Zeitraum zahlreiche Arten aus einer kleinen Stammgruppe hervorgehen

• möglich, wenn Lebensräume nicht besetzt sind
• wenn Tiere aussterben wird Land frei, neue Arten nehmen Gebiet ein

→sind durch spezielle Merkmale an Lebensraum und -weise angepasst

• Artbildung verlangsamt sich durch viele neue Einnischungen
• bspw. Darwinfinken

Darwinfinke

Zusammenfassung

Evolution = alle Veränderungen, die dazu beitragen, dass das Leben auf der Erde zu seiner heutigen Form und Vielfalt gelangt ist

• synthetische Evolutionstheorie: Erkenntnisse von Charles Darwin, setzt sich aus Erkenntnissen von Avery, Watson & Crick zusammen, Population & deren genetische Struktur stehen im Zentrum; Evolution als Wandel von Allelfrequenzen
• erst Evolution, wenn sich Allelfrequenzen eines Genpools ändern
• Gründe für Evolution: → Evolutionsfaktoren

→ transspezifische Evolution →allopatrische & sympatrische Artbildung →adaptive Radiation

• biologische & kulturelle Evolution
• Affen & Menschen teilen selben Vorfahren

Danke für die Aufmerksamkeit!

Fragen?

Evolutionsfaktor= jeder Faktor, der Allelfrequenz im Genpool einer Population ändert

Quellen:Linder - Biologie, 2019, Bildungshaus Schulbucgverlage, Westermann Linder Biologie, 2010, Bildungshaus Schulbuchverlage, Schroedel Natura Biologie für Gymnasien, Oberstufe, Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2005 Evolution - ein kritisches Lehrbuch, 2006, Weyel Lehrmittelverlag Gießen Biosphäre, 2020, Cornelsen Verlag GmbH, Berlin Biologie Oberstufe SII, 2019, Cornelsen Verlag GmbH, Berlin

Bildquellen: https://www.zoo-leipzig.de/fileadmin/_processed_/5/3/csm_Bonobo_2_be6bba2aa0.jpg https://jaderpark.net/files/cto_layout/Tierpark/Saeugetiere/Affen/Krallenaffen/Portraet-Pinselohraffe.jpg https://www.wissenschaft.de/wp-content/uploads/i/S/iStock-1086283350.jpg https://cdn.britannica.com/s:690x388,c:crop/94/7994-050-1B71DFDA/European-red-deer-stags-fighting-possession-rutting.jpg https://www.kindernetz.de/wissen/tierlexikon/1604416749512,steckbrief-rothirsch-102~_v-16x9@2dL_-6c42aff4e68b43c7868c3240d3ebfa29867457da.jpg https://www.zoo-hannover.de/de/artenschutz-bildung/tier-lexikon/hulman-langur https://alchetron.com/Ardipithecus https://www.scinexx.de/news/biowissen/aeltester-australopithecus-bekommt-ein-gesicht/ https://www.geo.de/geolino/wissen/15170-vdo-video-paranthropus-boisei https://www.spektrum.de/magazin/palaeoanthropologie-unser-exotischer-vetter-paranthropus/1875790 https://www.br.de/wissen/homo-sapiens-evolution-geschichte-moderner-mensch-referat-100.html https://www.geo.de/geolino/wissen/15174-vdo-video-homo-neanderthalensis https://www.planet-schule.de/wissenspool/darwin/inhalt/hintergrund/charles-darwin.html https://austria-forum.org/af/Geography/Europe/Sweden/Pictures/Uppsala/Carl_von_Linne https://www.researchgate.net/figure/Ernst-Mayr-1904-2005-Photograph-reproduced-with-permission-from-the-Archives-of-the_fig2_24205553 https://dinopedia.fandom.com/wiki/Tiktaalik https://science.orf.at/v2/stories/2986671/ https://www.greelane.com/wissenschaft-technologie-mathematik/tiere--natur/proconsul-circus-ape-1093129/ https://dinosaurierwelt.com/proconsul/

Evolution von Sozialstrukturen - Polygynie. Polyandrie, Monogamie

Polygynie

Monogamie

Polyandrie

= ein Männchen paart sich mit mehreren Weibchen

• Sexualdimorphismus
• bspw. Orang-Utan, Gorilla

= nur ein Fortpflanzungspartner

• fast nur bei Vögeln
• Sexualdimorphismus gering/fehlt

= innerhalb Gruppe paart sich ein Weibchen mit mehreren Männchen

• selten
• bspw. Kralläffchen, kleine Primaten