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Schule > Biologie > Abstammungslehre und Evolution > Zusammenfassung der Evolutionstheorie nach Selektionstheorie und Evolutionsfaktoren

Evolution

Tiere einer Art können sich untereinander fortpflanzen, unterschiedliche Arten nicht!

Die synthetische Evolutionstheorie

- beinhaltet die Selektionstheorie nach Darwin, sowie Theorien weiterer Wissenschaftler
- betrachtet nicht das einzelne Lebewesen, sondern eine Population [= lokal begrenzte Gruppe von Lebewesen einer Art]
- jedes Lebewesen besitzt Gene alle Gene die in einer Population vorkommen bilden zusammen den Genpool
- die Zusammensetzung des Genpools wird durch Evolutionsfaktoren ständig geringfügig verändert ( manchmal aber auch gravierend)

Evolutionsfaktoren

- Faktoren, die für die Veränderung der Zusammensetzung des Genpools einer Population und für die Entstehung biologischer Vielfalt verantwortlich sind.

- Ein veränderter Genpool ist dadurch gekennzeichnet, dass veränderte (neue) Phänotypen auftreten.

-> Ist dieser neue Phänotyp zufällig besser an die gegenwärtigen Umweltbedingungen angepasst, so wird er mehr Nachkommen haben als andere. Der entsprechende Genotyp tritt nun häufiger im Genpool auf.

- Somit verursachen die biotischen und abiotischen Umweltfaktoren eine Selektion (Auslese). Sie werden daher auch als Selektionsfaktoren bezeichnet.

Faktoren

>; Rekombination: Rekombination kommt zustande, weil in der Population die vorhandenen Allele immer wieder zufällig rekombiniert werden. -> ermöglicht durch sexuelle Fortpflanzung
>; Mutation: Mutationen verändern die Erbanlagen zufällig und ungerichtet (Genmutationen, Chromosomenmutationen) -> können vorteilhaft, nachteilig und neutral sein

- Rekombination und Mutation sind Variationen -> Phäno- & genotypische Verschiedenheit der Individuen einer Art

>; Migration
>; Isolation

Allopatrische Artbildung (Artentstehung in getrennten Arealen)
geographische Isolation
durch
- Gründerprinzip (Verschleppung): Besiedlung von Neuland durch Zufall (bei Vögeln auf Inseln durch Stürme)
- drastische Klimaveränderung (Wüstenbildung, Vergletscherung)
- geologische Ereignisse (Kontinentaldrift, Gebirgsentstehung, Schluchten- oder Talbildung)

Sympatrische Artbildung

- sexuelle Selektion:
- Steigerung des Fortpflanzungserfolges durch z.B. Aussehen oder Verhalten
- auffälliges Aussehen kann allerdings auch Fressfeinde anlocken
-> Kompromiss zwischen beiden Selektionskräften

Reproduktive Isolation
- ökologische Isolation (Konkurrenz -> Nahrung, Nischenbildung)
- zeitliche Isolation (jahreszeitliche Isolation (z.B. bei Paarung), Tageszeiten)
- ethologische Isolation (Verhaltenselemente, Tag- und Nachtrhythmus, artspezifische Signale)
- mechanische Isolation (artspezifische Begattungsorgane)
- genetische Isolation (Embryos sterben oder sind steril)

adaptive Radiation
Die Aufspaltung einer Population in Unterarten und Arten unter Bildung neuer ökologischer Nischen.

>; Gendrift: Begünstigung bestimmter Gene durch zufällige Ereignisse z.B. Katastrophen

Selektion -> natürliche Auslese

Umweltfaktoren üben einen Selektionsdruck aus
- Selektionsvorteile führen zu häufiger Fortpflanzung
- Anteil an Population steigt
- Anteil der Gene im Genpool steigt
Selektionsfaktoren
- biotische Umweltfaktoren
- abiotische Umweltfaktoren

Fitness
- Maß für die Anzahl der Gene, die ein Individuum in die nächste Generation der Population einbringt.

Homologien und Analogien

Analoge Organe
Ähnlichkeit funktionsgleicher Strukturen, die aber bei Vorfahren nicht auftreten -> konvergente Entwicklung

Homologe Organe
Gleiche Strukturen im Bauplan infolge gemeinsamer Abstammung
-> aber unterschiedliche Anpassungen an den Lebensraum
-> Beleg für den Verlauf der Evolution
-> divergente Entwicklung

rudimentäre Organe
Reste ehemals vorhandener Organe, die funktionslos, eingeschränkt funktionstüchtig oder in ihrer Funktion verändert vorliegen.

Homologiekriterien

1. Kriterium der Lage:
Organe sind homolog, wenn sie im Bauplan einer Organismengruppe die gleiche Lage einnehmen (Bsp. Vorderextremitäten d. Wirbeltiere)

2. Kriterium der spezifischen Qualität:
Organe können trotz voneinander abweichender Lage homologisiert werden, wenn sie in vielen Einzelmerkmalen übereinstimmen. (Bsp. Haifischschuppen/Zähne)

3. Kriterium der Stetigkeit:
Auch einander unähnliche und verschieden gelagerte Strukturen können homologisiert werden, wenn sie sich durch eine Reihe von Zwischenformen verbinden lassen.
(Bsp. Blutkreislauf der Wirbeltiere)

Selektionstypen

stabilisierende Selektion
Extreme Phänotypen an den beiden Enden der Merkmalsverteilung werden eliminiert, während durchschnittliche Individuen begünstigt werden. -> Verringerung der Merkmalsvarianz

gerichtete Selektion
Selektionsdruck erfolgt von einer Seite der Merkmalsverteilung und führt zu einer Verschiebung des Mittelwertes, sowie der Verteilungskurve.

disruptive Selektion
Extreme Phänotypen zu beiden Seiten sind begünstigt, der Selektionsdruck erfolgt auf den Mittelwert. So können sich Populationen in Unterpopulationen aufspalten. -> seltene Form der Selektion

DNA-Hybridisierung

- Extrahieren der DNA zweier Arten
- Reinigen von Proteinen und RNA-Molekülen
- Zerschneiden in ca. 500 Basenpaare lange Fragmente
- radioaktives Markieren der DNA einer Art
- nicht markierte DNA wird in 1000fachem Überschuss genutzt
- Erhitzen auf 95 °C um Wasserstoffbrücken zu lösen
- bei 50 °C mehrere Stunden aufbewahren und es bilden sich wieder Doppelstränge
- Nutzen einer Trennsäule, um Doppelstränge und Einzelstränge zu trennen -> Doppelstränge werden gebunden, Einzelstränge passieren
- schrittweises Erhöhen der Temperatur um 2,5 °C, "herauswaschen" neu entstandener Einzelstränge
- Schmelzpunkt erreicht, wenn sich 50% der DNA wieder getrennt hat
- Berechnen der Differenz zwischen Schmelzpunkten der Arten

Aminosäuresequenzanalyse

- Mutationen am aktiven Zentrum eines lebenswichtigen Enzyms werden nicht weitervererbt, da sie zum Tod des Organismus führen
- Tod, weil durch die veränderte Struktur des aktiven Zentrums die Reaktion auslösenden Substrate nicht mehr binden können
- > Aminosäuren des aktiven Zentrums werden nur selten ausgetauscht
- Mutationen außerhalb des aktiven Zentrums sind neutral und werden weitervererbt (sammeln sich mit der Zeit an)
- > je mehr Unterschiede, in den Proteinen zweier Lebewesen, desto mehr Zeit ist verstrichen, seit sich beide von gemeinsamen Vorfahren trennten

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