Evolution & frühe Theorien

Lamarck vs. Darwin

Der historische Streit um die Triebkraft der Evolution.

• Lamarcks Theorie: Lebewesen passen sich aktiv an, indem sie erworbene Eigenschaften an Nachkommen vererben.
• Darwins Theorie: Lebewesen passen sich passiv an; die natürliche Auslese selektiert die am besten angepassten Individuen.

💡 Tipp: Merk dir: Lamarck ging von der Vererbung erworbener Eigenschaften aus, Darwin von der natürlichen Selektion zufälliger Merkmale.

Die Synthetische Evolutionstheorie

Die moderne Evolutionstheorie

Verbindet Darwins Selektionstheorie mit den Erkenntnissen der modernen Genetik.

• Genpool: Die Gesamtheit aller Gene in einer Fortpflanzungsgemeinschaft (Population).
• Variabilität: Die genetische Vielfalt entsteht ungerichtet durch Mutation und Rekombination.
• Modifikation: Umweltbedingte, nicht vererbbare Unterschiede im Phänotyp.

💡 Tipp: Nur die genetische Variabilität ist für die Evolution relevant, da Modifikationen nicht vererbt werden.

Selektion & Fitness

Mechanismen der Auslese

Die Umwelt oder Sexualpartner üben einen Selektionsdruck aus.

• Reproduktive Fitness: Der Maßstab für den Fortpflanzungserfolg eines Individuums.
• Sexuelle Selektion: Bevorzugung auffälliger Merkmale bei der Partnerwahl (intersexuell) oder Konkurrenzkämpfe (intrasexuell).
• Trade-Off: Ein biologischer Kompromiss zwischen zwei konkurrierenden Merkmalen.

Selektionstypen

• Gerichtet: Begünstigt einseitig eine extreme Merkmalsausprägung.
• Stabilisierend: Sortiert extreme Abweichungen aus; der Mittelwert bleibt konstant.
• Disruptiv: Begünstigt beide Extreme und spaltet die Population auf.

💡 Tipp: Selektion verringert im Gegensatz zu Mutation und Rekombination die genetische Variabilität gerichtet.

Gendrift

Zufällige Evolutionsfaktoren

Zufällige Prozesse verändern die Allelfrequenzen im Genpool unabhängig von der Anpassung.

• Flaschenhalseffekt: Drastische Schrumpfung einer Population durch Katastrophen; nur wenige Individuen überleben.
• Gründereffekt: Ein kleiner, nicht repräsentativer Teil einer Population besiedelt einen neuen Lebensraum.

💡 Tipp: Gendrift läuft völlig ungerichtet ab und kann sogar vorteilhafte Gene zufällig auslöschen.

Artbildung & Isolation

Der Artbegriff

• Biologische Art: Individuen, die fruchtbare Nachkommen miteinander zeugen können.

Isolationsmechanismen

Barrieren verhindern den Genfluss und führen zur Artaufspaltung.

• Präzygotisch: Barrieren vor der Befruchtung, wie geografische, zeitliche oder verhaltensbedingte Isolation.
• Postzygotisch: Barrieren nach der Befruchtung, z. B. Sterblichkeit oder Sterilität der Hybride.

💡 Tipp: Das Maultier ist ein klassisches Beispiel für postzygotische Isolation durch Hybrid-Sterilität.

Wege der Artbildung

Allopatrisch vs. Sympatrisch

• Allopatrische Artbildung: Entstehung neuer Arten durch eine physische, geografische Barriere.
• Sympatrische Artbildung: Artbildung ohne geografische Trennung im selben Lebensraum, oft durch Mutationen.

Adaptive Radiation & Koevolution

• Adaptive Radiation: Aufspaltung einer Stammart in viele spezialisierte Arten durch Besetzung neuer ökologischer Nischen.
• Koevolution: Wechselseitige, starke Anpassung zweier interagierender Arten aneinander.

💡 Tipp: Die Darwinfinken auf den Galapagosinseln sind das Paradebeispiel für adaptive Radiation.

Populationsgenetik & Fossilien

Das Hardy-Weinberg-Gesetz

Berechnet die Genhäufigkeiten in einer theoretischen, idealen Population ohne Evolutionseinflüsse.

• Formel: $p^2 + 2pq + q^2 = 1$ (mit $p + q = 1$)

Paläontologische Belege

• Leitfossilien: Dienen zur Altersbestimmung von Gesteinsschichten.
• Brückentiere: Organismen mit Merkmalen zweier unterschiedlicher Tiergruppen.

Beispiel: Der Urvogel Archaeopteryx besitzt Federn wie ein Vogel und Zähne sowie eine lange Schwanzwirbelsäule wie ein Reptil.

💡 Tipp: Eine "ideale Population" existiert in der Realität nicht; das Modell dient als theoretischer mathematischer Vergleich.

Vergleichende Anatomie

Homologie und Analogie

• Homologie: Ähnlichkeit von Strukturen wegen gemeinsamer Abstammung (Divergenz).
• Analogie: Ähnlichkeit durch Anpassung an gleiche Umweltbedingungen (Konvergenz).
• Rudimente: Funktionslose Überreste von Organen der Vorfahren.

Die Homologiekriterien

• Kriterium der Lage: Strukturen liegen im Gefügesystem an der gleichen Stelle.
• Kriterium der spezifischen Qualität: Übereinstimmung im feineren Aufbau und Material.
• Kriterium der Kontinuität: Verknüpfung durch Zwischenformen ist nachweisbar.

💡 Tipp: Flügel von Vögeln und Insekten sind analog; Flügel von Vögeln und Fledermausarme sind homolog.