Belege für die Evolution

Fossilien: Erhaltene Reste oder Spuren von Lebewesen vergangener Erdzeitalter

• Körperfossilien
• Sedimentfossilien

Lebendes Fossil: Rezente Arten, die sich in Millionen von Jahren kaum verändert haben

Brückentier: Art mit Merkmalen verschiedener systematischer Gruppen

Biogenetische Grundregel: Die Ontogenes ist die kurze, unvollständige und schnelle Wiederholung der Phylogenese

Organrudimente: Merkmal, das durch Rückbildung eines in Phylogenese vorhandenen Organs entstand; es hat seine Funktion verloren oder ist nur noch ein Organrest

Atavismus: Seltenes Auftreten eines im Laufe der Evolution verschwundenen Merkmals

Homologie und Analogie

Homologie:
Strukturen unterschiedlicher Funktion, die auf einem gemeinsamen Bauplan und iner gemeinsamen genetischen Information basieren; Entstehung durch Divergenz

Homologiekriterien:
Lage: Einnahme der gleichen Stelle im Gefügesystem
Spezifische Qualität: Übereinstimmung in mehreren charakteristischen Merkmalen
Stetigkeit: Verbindung durch Zwischenformen (Progressions- vs. Regressionsreihe)

Analogie:
Aus der Angepasstheit an ähnliche Lebensbedingungen resultierende ähnliche Struktur, die jedoch auf einem verschiedenartigen Bauplan und unterschiedlicher genetischer Information basiert; Entstehung durch Konvergenz

Artkonzepte

Biologisches Artkonzept:
Alle Lebewesen, die sich untereinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen zeugen, gehören einer Art an.

Typologisches Artkonzept:
Art = relativ unveränderlicher/klar erkenntlicher Typus

Phylogenetisches Artkonzept:
Art = Abstammungsgemeinschaft von Populationen in einer bestimmten evolutionären Zeitspanne
Beginn: Artaufspaltung
Ende: Artaufspaltung oder Aussterben aller Vertreter

Evolutionsfaktoren

Mutation: spontane, ungerichtete, dauerhafte Veränderung des Erbguts (s. http://absoluteoberstufe.blogspot.de/2014/11/genmutationen.html)

Rekombination: zufällige Neuanordnung von genetischem Material durch die sexuelle Fortpflanzung

• interchromosomal
• intrachromosomal

Gendrift: zufällige Veränderung der Allelfrequenz innerhalb eines Genpools

• Gründereffekt: genetisch verarmte Gründerpopulation
• Flaschenhalseffekt: Nur noch wenige Individuen einer Population übrig --> verarmter Genpool

Genfluss: Ungehinderter Austausch von Genen zwischen Populationen

Selektion: Aussortieren der Gene der Lebewesen mit der geringsten Überlebenstüchtigkeit
= Überleben der am besten angepassten Individuen
(s. http://absoluteoberstufe.blogspot.de/2015/11/selektion.html)

Isolation: Unterbrechung des Genflusses zwischen Populationen (s. http://absoluteoberstufe.blogspot.de/2015/11/isolation.html)

Evolution von Paarungssystemen

• Promiskuität: „Alle paaren sich mit allen“ - Beide Geschlechter paaren sich mit mehreren Partnern
• Polyandrie: Ein Weibchen paart sich mit mehreren Männchen
• Polygynie: Ein Männchen paart sich mit mehreren Weibchen – größter Fitnessvorteil für das Männchen (führt zu vielen Nachkommen)
• Monogamie: Paarbindung zwischen einem Männchen und einem Weibchen über eine Fortpflanzungsperiode oder bis zum Tod einer der beiden Partner – größter Fitnessvorteil für das Weibchen (Auswahl des Partners nach Erbanlagen und erhält Hilfe bei der Versorgung der Nachkommen)
• Fitness: Anzahl der Gene eines Lebewesens an den Genen in der nächsten Generation
  • Direkte Fitness: Anzahl der Nachkommen, die ein Lebewesen durch eigene Fortpflanzung hervorbringt
  • Indirekte Fitness (Verwandtenselektion): Reproduzieren sich nahe Verwandte, werden auch gemeinsame Gene weitergegeben
  • Gesamtfitness: Direkte+Indirekte Fitness; in der Evolution streben Individuen nach der höchstmöglichen Fitness

Sexuelle Konkurrenz und Partnerwahl

• Handicap-Prinzip: Männchen überzeugt Weibchen von sich, wenn er Signale aussendet, die sich nicht jeder leisten kann. Wenn das Männchen also trotz dieser Last noch lebt, beweist er, dass er ein qualifizierter Partner für das Weibchen ist = Indikator für gute Erbanlagen. Nachkommen haben tatsächlich bessere Überlebenschancen.
• Intersexuelle Selektion: Partnerwahl durch Angehörige des anderen Geschlechts, z.B. Weibchenwahl, s. Handicap-Prinzip
• Intrasexuelle Selektion: Konkurrenzkämpfe zwischen Angehörigen desselben Geschlechts

Sexuelle Selektion

• Sexualität: Vereinigung der genetischen Information zweier Individuen, die zur Erzeugung neuer, genetisch einzigartiger Individuen führt
• Fortpflanzung: Produktion von Nachkommen (auch asexuell)
• Einelterliche Fortpflanzung
  • Vorteile: schnell viele Nachkommen, Weitergabe des ganzen Genoms, schnelle Erschließung eines neuen Lebensraums
  • Nachteile: Angriffsziel für Parasiten etc., Klone haben dasselbe Immunsystem → bei Bakterien/Virenangriff sterben alle
• Zweielterliche Fortpflanzung
  • Vorteile: genetische Variablität, Anpassung an veränderte Umweltbedingungen, Krankheitserreger müssen immer neue Immunschranken überwinden
  • Nachteile: Produktion eines Männchens kostet Weibchens, nur das halbe Genom wird weitergegeben
• Sexualdimorphismus: Unterschiede zwischen den Geschlechtern, z.B. bei Körpermasse, Verhalten, Aussehen, et. (sekundäre Geschlechtsmerkmale)

Sukzession

=Zeitliche Abfolge von Biozönosen an einem Standort; ähnliche Entwicklung an ähnlichen Standorten

• Initialstadium
  • hoher Toleranzbereich
  • hohe Fortpflanzungsrate (r-Strategen), z.B. asexuelle Fortpflanzung, Windbestäubung
• Folgestadium
  • hinzu kommen allmählich k-Strategen
  • engerer Toleranzbereich
  • spezialisierter
• Klimaxstadium
  • keine starke Veränderung der Artenvielfalt
  • höchste Biomassenproduktion erreicht

Adaptive Radiation

=Entstehung vieler neuer Arten aus einer Ursprungsart in sehr kurzer Zeit mit unterschiedlichen Anpassungen (Adaptionen)

Voraussetzungen:

• Ursprungsart wenig spezialisiert
• viele freie ökologische Lizenzen
• wenig Konkurrenz
• hoher Selektionsdruck
• kleiner Genpool (Gründereffekt)

Isolation

Präzygotisch:

• Geographisch: Geographische Barrieren trennen zwei Populationen
• Zeitlich: Paarung/Befruchtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten
• Ethologisch: Keine sexuelle Anziehung; unterschiedliche Paarungssignale
• Mechanisch: Geschlechtsorgane passen nicht zusammen
• Gametisch: Entstehung einer Zygote wird verhindert, z.B. Spermium dringt nicht in Eizelle ein
• Hybrid-Sterilität: Hybride können sich nicht fortpflanzen

Postzygotisch:

• Hybrid-Sterblichkeit: Embryonalentwicklung bricht ab
• Hybrid-Zusammenbruch: Abnehmende Vitalität der Hybrid-Generationen → Aussterben der Hybride

Selektion

Stabilisierende Selektion: Selektion stärker abweichender Phänotypen einer Art, da diese eine geringere Fitness besitzen. Der häufige Phänotyp wird bevorzugt. Führt zur Arterhaltung.

Transformierende Selektion: Stärker abweichende Phänotypen werden bevorzugt, der ehemals häufige Phänotyp selektiert. Führt zur Artumwandlung.

Disruptive Selektion: Die am stärksten abweichenden Phänotypen werden bevorzugt, der ehemals häufige Phänotyp selektiert. Führt zur Artaufspaltung.

Artbildung

Parapratrische Artbildung: Artbildung in Folge von Veränderungen der Umweltbedingungen. Ändern sich in einem bestimmten Teilbereich des Verbreitungsgebiets der Ausgangsart die Umwelt-/Selektionsfaktoren oder treten neue hinzu, so besiedelt die Art nunmehr Areale mit unterschiedlichen Selektionsdrücken und entwickeln sich daher zunehmend unabhängig voneinander weiter. Auf diese Weise können zunächst voneinander unterscheidbare, lokale Unterarten entstehen, zwischen denen eine Hybridzone bestehen kann.

Sympratrische Artbildung: Artaufspaltung ohne geographische Isolation. Genetisches Isolation: z.B. Unterbrechung des Genflusses durch Polyploidie.

Allopatrische Artbildung: Artaufspaltung durch geographische Isolation der Ausgangsart. Der Genfluss zwischen Teilpopulationen wird durch geographische Barrieren/Separation unterbunden, z.B. Gebirgsbildung, Eiszeit, Konkurrenzausschluss, Kontinentaldrift.

Peripratrische Artbildung: Sonderform der allopatrischen Artbildung. Eine kleine Population siedelt sich außerhalb des bisherigen Verbreitungsgebiets der Ursprungspopulation an (peripher angesiedelte Population mit Gründereffekt). Diese Population ist klein und genetisch verarmt, sodass sie sich aufgrund von veränderten Allelfrequenzen/Umweltfaktoren sehr rasch zu einer neuen Art entwickeln kann.