Abiturzusammenfassung Evolution

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von Populationen; heute gültige Theorie Analyse von Populationen (Organismen der gleichen Art, die gemeinsam einen einheitlichen Lebensraum bewohnen) und der Genetik ► Voraussetzung für Entstehung neuer Arten →Änderung des Genpools (die Gesamtheit aller Genvarianten (Allele) einer Population) ⇒ Allelhäufigkeit: wird durch Rekombinationen / Mutation verändert ► zufällige und nicht zufällige Faktoren werden für die biologische Vielfalt und die Evolution verantwortlich gemacht zufällig: Rekombination, Mutation und Gendrift (1) Koevolution → → Blüte - Bestäuber (2) Natürliche Selektion →Birkenspanner (3) Rekombination → Neukombination von Chromosomen in der Meiose, Stückaustausch (Crossingover) von Nicht- Schwesterchromatiden (4) Mutation →→ Allele für helle und dunkle Fellfarben (5) Populationsgenetik → Verteilung der Genotypen und Allelhäufigkeiten in einer Population (6) Gendrift → Überschwemmungskatastrophe, Einwanderung; (7) Isolation →→ geografische Barrieren; Verhaltensbarrieren (8) Variabilität → unterschiedliche Allele eines Gens; phänotypisch sichtbar als Fellfarben oder Isoenzyme GENETIK Genpool einer Population 2pq INDIVIDUEN MATHEMATI Katastrophe 6 Populations- größe GEOGRAFIE (2) Grundlagen der Evolution: Gendrift Definition: Zufällige Veränderung der Häufigkeit von Genvarianten im Genpool einer Population -> wird durch Zufallsereignisse ausgelöst, wie bspw. Vulkanausbruch, Überflutung, etc. -> besonders große Auswirkungen in kleinen Populationen Flaschenhalseffekt & Gründereffekt -> beide führen zu einer verringerten genetischen Vielfalt in einer Population Ausganspopulation überlebende Population Flaschenhalseffekt drastisches Schrumpfen einer Population Seuchen, Überschwemmungen, Dürre, Kälte,... verantwortlich ► Entstehung einer neuen Population ▸nur ein kleiner Teil der Ausgangspopulation überlebt ▶Verarmung der genetischen Vielfalt Gründereffekt kein drastisches Schrumpfen einer bestimmten Population wenige Individuen besiedeln einen neuen Lebensraum Globalisierung (bspw. durch Warenverkehr), Sturm Mutation ▸ Zufällige Veränderungen im Genotyp → betreffen das Erbgut und sind vererblich ►Mutationen sind richtungslos ◆ Mutationen können negative, positive wie auch keine Auswirkungen auf das Individuum haben Gen- und Punktmutation entscheidend durch radioaktive Strahlung begünstigt ► erweitern durch neue Allele den Genpool (→vererbbar) > Reparaturenzyme vermindern die Auswirkungen von Mutationen erkennen während der Neusynthese der DNA- Doppelstränge viele Mutation und können sie beseitigen Rekombination Neue Kombination von Allelen (Anpassung) → nur bei diploiden Organismen genetische Vielfalt wird erhöht nur bei sexueller Vermehrung interchromosomale Rekombination: zufällige Verteilung der Chromosomen (1. Reifeteilung) intrachromosomale Rekombination: crossing over →→stückweise Austausch homologer Chromosome Selektion ► Selektionsbegünstigt ist derjenige Genotyp, der den größten Anteil an Genen in den Genpool der nächsten Generation einbringen kann. ► Individuen mit günstigen Eigenschaften werde im Durchschnitt mehr Nachkommen hervorbringen (reproduktive Fitness) ▸ (Unterschiedliche Bewertung der Genotypenträger) - Ansatz am Phänotyp Anzahl der Individuen vor der Selektion stabilisierende Selektion Anzahl der Individuen nach der Selektion Anzahl der Individuen vor der Selektion Merkmal (Ausprägung) gerichtete Selektion Anzahl der Individuen nach der Selektion и Merkmal (Ausprägung) Merkmal (Ausprägung) Merkmal (Ausprägung) Anzahl der Individuen vor der Selektion disruptive Selektion Anzahl der Individuen nach der Selektion Merkmal (Ausprägung) Merkmal (Ausprägung) Bei der stabilisierenden Selektion werden durchschnittliche Merkmale einer Population aufrechterhalten. Das bedeutet, dass durchschnittliche Phänotypen begünstigt werden. Der Selektionsdruck wirkt also von beiden „extremen" Seiten einer Merkmalsausprägung aus. Die Stabilisierende Selektion sorgt dadurch für eine geringere Variabilität (Vielfalt) in einer Population. Die transformierende Selektion sorgt für eine Veränderung von Merkmalen einer Population, die in eine Richtung vom Mittelwert der Population abweichen. Du bezeichnest sie deswegen auch als gerichtete Selektion. Der Selektionsdruck wirkt also einseitig. Die disruptive bzw. spaltende Selektion begünstigt Individuen, die in beide Richtungen vom Mittel abweichen. Hier haben also extreme Varianten Selektionsvorteile, während die Durchschnittsform benachteiligt ist. Selektionsfaktoren L beeinflussen den Evolutionsprozesse & wirken direkt auf den Phänotyp ein ► abiotische Selektionsfaktoren: Faktoren der unbelebten Umwelt( Klima/ Licht/Temperatur/Wasser) biotische Selektionsfaktoren: Faktoren der belebten Umwelt (Konkurrenz, Symbiose, Räuber-Beute-Beziehung) Intersexuelle Selektion Weibchen wählen ihren Sexualpartner anhand bestimmter Merkmale Bsp. Gesundheit und Aussehen Isolationsmechanismen Intrasexuelle Selektion innerhalb eines Geschlechtes - zwischen den Männchen > Bsp. Durch Kämpfe Reproduktive Isolation: Arten unterschiedlicher Populationen sind hinsichtlich der Fortpflanzung voneinander getrennt. Gene der einen Population werden nicht in den Genpool einer anderen, artfremden Population eingetragen. Somit ist der Genfluss zwischen den Populationen zweier unterschiedlicher Arten nicht vorhanden. ◆ Isolationsmechanismen verhindern oder erschweren die erfolgreiche Fortpflanzung zwischen den Populationen Adaptive Radiation: 1. Geografische Isolation: Die Entstehung von Gebirgen oder die Abgliederung von Landmassen trennt die Lebewesen räumlich voneinander. (Präzygotisch) 2. Zeitliche Isolation: Die Lebewesen sind zu unterschiedlichen Zeiten paarungsbereit oder geschlechtsreif. (Präzygotisch) 3. Ökologische Isolation: Die Lebewesen besetzen verschiedene ökologische Nischen (Präzygotisch) 4. Verhaltensbedingte Isolation: Die Lebewesen unterscheiden sich, genetisch bedingt, in ihrem Paarungsverhalten (Paarungsrufe, Balzgesänge). (Präzygotisch) 5. Mechanische Isolation: Die Lebewesen haben unterschiedlich gebaute Fortpflanzungsorgane, wodurch die Befruchtung verhindert wird. (Präzygotisch) 6. Gametische Isolation: Nach der Paarung bildet sich keine Zygote aus. (Postzygotisch) 7. Die normale Embryonalentwicklung wird aufgrund einer veränderten Chromosomenzahl verhindert. (Postzygotisch) 8. Die Nachkommen sind unfruchtbar oder weisen eine erhöhte Sterblichkeit auf. (Postzygotisch) > Der Begriff adaptive Radiation (auch radiative Adaption) setzt sich aus Adaption => Anpassung und Radiation => Auffächerung zusammen. Adaptive Radiation beschreibt somit den Prozess, in dem sich im Laufe der Evolution eine ursprüngliche Gründerart auf mehrere Teilpopulationen auffächert, indem sich die Lebewesen an spezielle Umweltbedingungen anpassen. (3) Evolution und Verhalten Koevolution: ► Prozess, bei dem zwei oder mehr Arten, die miteinander interagieren, sich gegenseitig beeinflussen und sich im Laufe der Zeit gemeinsam entwickeln (Beeinflussen ihre Evolution) mutualistisch gegenseitig (beide profitieren) antagonistisch = Widersacher (nur eine Art profitiert) => klassisches Beispiel für Koevolution ist die Wechselbeziehung zwischen Blütenpflanzen und Bestäubern wie Bienen oder Schmetterlingen. Während die Blütenpflanzen Nektar als Belohnung für die Bestäubung anbieten, transportieren die Bestäuber Pollen von einer Pflanze zur anderen und sorgen so für die Befruchtung Koevolution beeinflusst beeinflusst Paarungssysteme 1) Monogamie (Einehe, Dauerehe) → ein Männchen paart und bindet sich mit einem Weibchen 2) Polygynie (Vielweiberei) → ein Männchen verpaart sich mit mehreren Weibchen simultan oder sukzessiv→ elterliche Fürsorge wird dabei meist von den Weibchen übernommen 3) Polyandrie (Vielmännerei) → ein Weibchen paart sich mit mehreren Männchen gleichzeitig oder sukzessiv→→ Männchen überwiegend für die Brutpflege zuständig 4) Polygamie → beide Geschlechter paaren sich mehrfach und mit verschiedenen Partnern und beide Geschlechter können an der Brutpflege beteiligt sein 5) Promiskuität → Promiskuität beschreibt ein Paarungssystem, bei dem ein Tier mit vielen verschiedenen Partnern paart, ohne eine langfristige Beziehung einzugehen. Reproduktive Fitness und Kosten-Nutzen-Analysen Reproduktive Fitness: Die Fitness eines Tieres ist der Beitrag, den das Individuum durch Fortpflanzung zum Erhalt des Genpools, leistet. Kosten Nutzen Analyse: Die Kosten-Nutzen-Analyse kann auch als Energiebilanz von aufgewendeter und aufgenommener Energie betrachtet werden. Die Kosten für eine bestimmte Verhaltensweise werden mit dem Nutzen dieser in Verhältnis gebracht. (3) Artenbildung: Fossilien Artbildung Lebewesen einer Art können miteinander Nachkommen zeugen, sie stellen eine Fortpflanzungsgemeinschaft dar. Im Laufe der Zeit verändert sich die Population durch gerichtete Selektion, es kommt zu einer Artumwandlung. Durch Trennung von Teilpopulationen und damit Unterbrechung des Genflusses kommt es zu einer unabhängigen Entwicklung der Teilpopulationen, was dazu führt, dass sich ein Großteil der Individuen in bestimmten Merkmalen und in ihrem Genpool von den Mitgliedern der anderen Population unterscheidet. Es entstehen Rassen, die allerdings untereinander noch Nachkommen zeugen können. Genetische Isolation verhindert schließlich, dass sich Angehörige der getrennten Populationen untereinander fortpflanzen können. Allopatrische Artbildung: Neue Arten bilden sich durch geografische Isolation (Separation), die unterschiedlichen Teilpopulationen sind unterschiedlichen Selektionsdrücken ausgeliefert und entwickeln sich unabhängig voneinander. Sympatrische Artbildung: Teilpopulation wird innerhalb des Verbreitungsgebiets der Ausgangspopulation reproduktiv isoliert. (eher die Ausnahme) Beispiel: allopatrische Artbildung → Artbildung durch räumliche Isolation, wobei der Genfluss unterschieden wird. Ausgangspopulation → Individuen weisen genetische Varabilität auf Räumliche Trennung in zwei Teilopulationen mit jeweils eigenem Genpool →Genfluss kann noch stattfinden in jeder Teilpopulation finden Mutationen und Rekombinationen statt → Entstehung neuer Varianten auf die unterschiedliche Unweltfaktoren (Selektionsfaktoren) wirken kein Genfluss mehr → Teilpopulationen entwickeln sich unterschiedlich weiter es breiten sich die Merkmale aus, die die reproduktive Fitness steigern Wenn sich Individuen der beiden Populationen nicht mehr fruchtbar fortpflanzen können, sind zwei neue Arten entstanden Paläontologie: Die Paläontologie befasst sich mit den Lebewesen der Vorzeit Fossilien: Überreste von Lebewesen aus der Vorzeit Verschiedene Fossilien: 1. Knochen, Zähne, (Hörner) 2. Mumien (Trocknung) 3. Versteinerungen 4. Einschlüsse (z. B. in Bernstein) Abdrücke 5. Ähnlichkeiten zwischen fossilen und rezenten Lebewesen Abstammungstheorie: besagt, dass heute lebende Arten sich aus gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben, die bereits einige Eigenschaften der späteren Arten besaßen - Vorfahren werden als Mosaikformen bezeichnet, fehlt eine solche Mosaikform, spricht man von einem "missing link", also einem fehlenden Bindeglied in der Evolution BRÜCKENTIERE BE DEN WIRBELTIEREN Übersang Fisch-Amphib: Ichthyostega Devon, vor ca. 400 Mill. Jahren Fischmerkmale; Schädel, Wirbelsäule, Knochenstrahlen an der Schwanzflosse Amphibienmerkmale: Gliedmaßen mit fünf Zehen, Beckenbau Übergang Reptil-Säugetier: Cynognathus Trias, vor ca. 240 Mill. Jahren. Reptilmerkmale: Skelettaufbau Säugetiermerkmale: Raubtiergebiss, ein Zahnwechsel, Gaumen Übergang Reptil-Vogel: Archaeopteryx Jura, vor ca. 200 Mill. Jahren Brückentier: Archaeopteryx Fische Amphibien Reptilien Vögel Säugetiere Reptilmerkmale: Zähne, Schwanzwirbelsäule, Krallen an Vorder- und Hinterextremitäten, Schien- und Wadenbein Vogelmerkmale: Schädelbau, Flügel, Federn, Becken, Beine, Rabenschnabelbeine im Schultergürtel Brückentier: Ichthyostega Brückentier: Schnabeltier => Lebende Fossilien: Alte Formen der Evolution, die es heute noch gibt, Beispiel: Quastenflosser, Schnabeltier => Leitfossilien: Fossilien die in einer bestimmten Zeit häufig auftraten Homologien und Analogien Homologien (Abstammungsähnlichkeit): Säugetiere besitzen ähnliche Armskelette mit gleichem Grundbauplan. Diese Ähnlichkeiten basieren auf der Abstammung gemeinsamer Vorfahren und werden Homologien genannt. ► Fossile Skelettfunde bieten die Möglichkeit Homologien zu erkennen, wodurch man Hinweise auf eine gemeinsame Abstammung erlangen kann => zum Nachweis von Homologien verwendet man Homologiekriterien. ► Unterschiede im Bau der Armskelette entsprechen der unterschiedlichen Lebensweise der Tiere, denn im Verlauf der Evolution kam es durch genetische Variabilität und natürlicher Auslese zu einem Funktionswandel von Organismen. Dies führte zu einer Angepasstheit des Baues an die jeweilige Funktion. Man nennt dies Divergenz Homologiekriterien: 1. Kriterium der Lage: Die betrachteten Organe liegen in einem vergleichbaren Gefügesystem und nehmen die gleiche Lage ein. Bei den Organen können Verschmelzungen und Reduktionen stattfinden. Beispiel: Vordergliedmaßen der Säugetiere, Gliederung der Verdauungsorgane der Säugetiere in Mund- Speiseröhre - Magen-Darm - After. 2. Kriterium der Kontinuität: Es liegt zwar ein unterschiedlicher Bau der Organe vor, aber es existieren Zwischenformen, die z. B. nur in der Embryonalentwicklung sichtbar sind. Beispiel: Die Halsschlagader von Säugetieren lässt sich aufgrund von Embryonalstadien mit den Kiemenbogenarterien der Fische homologisieren. 3. Kriterium der spezifischen Qualität: Die betrachteten Organe sind zwar äußerlich unterschiedlich, weisen aber übereinstimmende Teilstrukturen oder gemeinsame Baumerkmale auf. Beispiel: Dentin der Zähne und Haifischschuppen. Analogie (Anpassungsähnlichkeit): Übereinstimmungen mit unterschiedlichen Bauplänen jedoch äußerlicher Ähnlichkeit Stammesgeschichtlich unabhängig voneinander entstanden, lassen allerdings auf ähnliche Umweltbedingungen und Lebensweisen schließen ► Lebewesen mit analogen Organgen besetzen meistens ähnliche oder überlappende ökologische Nischen => Konvergenz/konvergente Entwicklung Bsp: Maulwurf und Maulwurfsgrille Bsp: Stromlinienform verschiedener wasserlebender Tierarten • Angepasstheit an ähnliche Umweltbedingungen -> gleichgerichtete voneinander unabhängige Entwicklung: konvergente Entwicklung/Konvergenz • Ähnlichkeit aufgrund von ähnlicher/gleicher Funktionen, jedoch ohne gemeinsame Abstammung und kein gemeinsamer Grundbauplan Rudimente Und Atavismen Rudimente: -> zurückgebildete Organe, die meistens keine Funktion mehr haben. => Erfüllen die ursprüngliche Funktion nicht mehr => durch Änderung der Lebensweise -> gilt als Evolutionsbeleg -> „Überbleibsel" der Evolution Beispiel: 1) menschliches Steißbein = verwachsene Wirbel 2) Behaarung 3) Greifreflex: für Menschen nutzlos Atavismen -> Ein Atavismus (veraltet auch: Rückschlag) ist ein Merkmal, das bei einzelnen Lebewesen zufällig wieder auftritt, während es bei seinen Vorfahren voll entwickelt war. Beispiele: Atavismen beim Menschen: Überzählige Brustwarzen (dritte Brustwarze) entlang einer Milchleiste (verläuft von der Achselhöhle bis zur Leiste) extrem starke Körperbehaarung; gilt als Rückschlag der Fellbildung Ausbildung eines Schwanzes" durch ein verlängertes Steißbein Halsfistel; Überreste der Kiemenbögen, die während der Embryonalentwicklung angelegt werden Halsrippen; zusätzliche am Halswirbel ansetzende Rippe Atavismen bei Tieren: Verlängertes Griffelbein mit überzähliger Klaue beim Pferd; ,,dreihufiges Pferd" In Ausnahmefällen werden Pferde geboren diesen zweite oder sogar eine dritte Zehe aufweisen Auftreten von Flügeln bei flügellosen Insekten / Entwicklung von einem zweiten, hinteren Flügelpaar bei Fliegen Hinweise aus der vergleichenden Embryologie -> These von Ernst Haeckel: „Die Ontogenese ist eine kurze, unvollständige und schnelle Rekapitulation der Phylogenese" Biogenetische Grundregel . Die Keimesentwicklung (Ontogenese) verläuft wie eine kurze, schnelle und unvollständige Wiederholung der Stammesgeschichte (Phylogenese.) Viele Arten legen während ihrer Individualentwicklung bestimmte Organe an, die nie eine erkennbare Funktion erfüllen und dem erwachsenen Individuum fehlen, für andere Organismen aber typisch sind. Bei vielen Lebewesen stimmen die DNA-Sequenzen für die Steuerstoffe der Entwicklung überein, was auf eine gemeinsame Verwandtschaft und Abstammung hindeutet. Verhaltensweisen Angeborene Verhaltensweisen von Tieren derselben Art laufen in weitgehend gleicher, erblich festgelegter Weise ab, auch Verhaltensweisen lassen sich wie Körpermerkmale homologisieren. • „,während der Individualentwicklung einer Art werden Entwicklungsstadien stammesgeschichtlicher Vorfahren rekapitulieren" Aktuell veraltet und widerlegt Embryonen sehen sich anfangs ähnlich, erwachsene Organismen nicht • Wird vergleichsmäßig in Evolutionspsychologie und Molekulargenetik aufgegriffen ● (4)Stammbäume/Taxa,... Systematik von Stammbäumen Systematik Ordnung der Lebewesen nach Verwandtschaft, durch Vergleich morphologischer-biochemischer Merkmale • binäre Nomenklatur vergibt den Namen (Gattung und Artbezeichnung) • Annahme: Alle Organismen zusammengefasst durch hierarchische Gruppe: Taxon (Rang)-> Gruppe, die wegen gemeinsamer Merkmale Einheit bildet. 1. Domäne (z.b Eukaryoten) 2. Reich (Z.b Tiere) 3. Stamm (Z.b Chordatiere) 4. Klasse (Z.b Säugetiere) 5. Ordnung (z.b Unpaarhufer) 6. Familie (Z.b Einhufer) 7. Gattung (Z.b Pferde) 8. Art (z.b Afrikanischer Esel) Moderne Stammbäume Stammbäume: Denkmodelle, die Evolution und Verwandtschaft von Organismen darstellen • Rezente (lebende) Arten auf gleicher Höhe oben Y-Achse Zeitachse, unten=lange her A B с B VU Ÿ • Astgabeln = Knoten, jeder Knoten entspricht einer Art (Stammart/letzter gemeinsame Vorfahre) • Nur dichotom (Knoten, aus denen 2 Schwesterlichen ausgehen) Äste symbolisieren Entwicklungslinien zu den Arten -> Tiefer Endende Äste = ausgestorbene Art • Wurzel = Entwicklungslinie, die zur Stammart einer ganzen Gruppe hinführt • Innengruppe: zu untersuchende Gruppe • Außengruppe: weiter entfernte Arten -> Durch vergleich wird Wurzel deutlich ● Moderne Systematik berücksichtig evolutionäre Aspekte, will Verlauf der Evolution darstellen und Stammesgeschichte rekonstruieren • Taxa soll verwendet werden, wenn dessen Mitglieder auf eine gleiche Stammart zurückzuführen sind (monophyletisch (einzig-Stamm)) Bsp: Vögel sind ein monophyletisches Taxon, da sie aus einer Stammart hervorgegangen sind paraphyletisch (wider): Gruppe, die nicht alle Nachfahren einer Stammart umfasst Bsp: Reptilien sind keine monophyletische Gruppe, da Vögel nicht mit ins Taxon eingeschlossen wurden, obwohl sie mit Reptilien auf gleiche Stammart zurückgehen • Paraphyletische Taxa werden vermieden und alle Nachfahren der Stammart, aus der Vögel und Reptilien herausgegangen sind werden zu monophyl. Taxon Sauropsidae zusammengefasst polypheletisch (viel): Taxa, die auf zwei öde mehrere Stammarten zurückzuführen wär ● A с Molekulare Verwandtschaft Proteinvergleich: Mutationen im aktiven Zentrum könnten konvergent entstanden sein, da die Funktion des Enzyms lebenswichtig ist. Übereinstimmungen von unwichtigen AS Sequenzen zeugen eher für eine Verwandtschaft DNA-Vergleich: Nur das Protein und damit die Aminosäuresequemz stellt das phänotypische Merkmal dar. Organismen die eine nahe Verwandtschaft aufweisen zeigen eine ähnliche Triplettsequenz. Immer häufiger mit Genen durchgeführt die nicht für Proteine oder RNA codieren (5) Entwicklung des Menschen Der Stammbaum des Menschen ►Fossilfunde, um die Evolution des Menschen nachzuvollziehen Berücksichtigt wird Alter und Fundort der Fossilien ► Dadurch Ableitung von möglichen Verhaltensweisen und Ursachen, die Entwicklung zum heutigen Homo Sapiens begünstigt oder erschwert haben könnten ABER: ► Schlechter Zustand der Einzelfunde ► Kaum ergänzende Funde ► Molekulargenetische Befunde begünstigen Erstellen eines Stammbaums HYPOTHETISCHER STAMMBAUM DES MENSCHEN Homo Homo sapiens longi Nesher- Ramla-Homo Homo erectus Neandertaler Homo habilis Homo heidelbergensis Autstralopithecus africanus Autstralopithecus afarensis Fazit: Forscher versuchen, durch die zeitliche und geographische Einordnung von Fossilfunden die Evolution des Menschen nachvollziehen zu können. Trotz molekulargenetischer Befunde und Fossilfunde ist dies zurzeit aufgrund der wenigen verwertbaren Proben jedoch nicht endgültig möglich. ►Älteste vormenschliche Funde in Ostafrika -> Entwicklung des Vor- und Frühmenschen mit hoher Wahrscheinlichkeit dort vor 6-7 Millionen Jahren. ► weltweiter Klimawandel, dadurch Rückgang des tropischen Regenwaldes zugunsten einer Baumsavanne Vor fünf Millionen Jahren bereits zumeist aufrechter Gang -> schnellere Fortbewegung > Zurücklegen längerer Strecken bei gleichbleibendem Energieaufwand mögliche Nahrungsquellen und Fressfeinde leichter entdeckt Kinder können leichter getragen werden ►reduzierte Körperoberfläche (Erwärmung bei starker Sonneneinstrahlung) Beleg: alte Fossilfunde von Vormenschen der Gattung Australopithecus vor 3,5 Millionen Jahren ▸ Mehrere Arten von Vor- und Frühmenschen zeitgleich in Afrika ►Älteste Fossilfunde der Gattung Homo vor 2,5 Millionen Jahren -> Benutzten einfach gebaute Werkzeuge, nutzten Nahrungsquellen effektiv, waren unabhängiger von Umweltfaktoren > Frühmenschen der Art Homo erectus besiedelten Teile von Asien und Europa -> vermutlich Vorfahren des Neandertalers (lebten bis vor 32 000 Jahren in Europa) > Verschiedene Gattungen der Art Homos benutzten bereits vor 790 000 Jahren Feuer ► Homo Sapiens (Jetztmensch) entwickelte sich in Afrika und begann vor 180 000 andere Kontinente zu besiedeln Homo rudolfensis Verwandtschaftsanalyse von Mensch und Menschenaffen • Familie der großen Menschenaffen gehören zur Ordnung der Primaten: Orang- Utans, Gorillas, Schimpansen, Menschen • Erste Primaten vor etwa 75 Millionen Jahren-> eichhörnchengroß, nachtaktive Insektenfresser • Menschenaffen haben eine Reihe gemeinsamer Angepasstheiten: Auge Hand Fuß Körperbau Gebiss Chromosomen Menschaffen Relativ groß, ausgebildete Augen, geschützt in Augenhöhlen Opponierbare Daumen zum Greifen (räumlich von den anderen Fingern abgesetzt) Wie der Bau der Hand, Hautleisten auf der Fußunterseite für die Rutschfestigkeit kompakter Rumpf, keine Schwanzanlage am Ende der Wirbelsäule für den aufrechten Gang Schneide-, Eck- und Backenzähne (Allesfressergebiss) 2n=46 Chromosomen • Diese Ähnlichkeiten der Merkmale aller Menschenaffen belegen neben molekularbiologischen Befunden und chromosomalen Befunden die Zugehörigkeit der Menschen in diese Familie • Die Besonderheit der chromosomalen Unterschiede entstand durch: • ein Chromosom aus dem Zusammenschluss zweier Chromosomen • Verschmelzung von Chromosomen • Evolution der Genome: Verdoppelung von Genen und • Chromosmenabschnitten Mensch Wirbelsäule Ⓡ Körperschwerpunkt Mensch Relativ groß, ausgebildete Augen, geschützt in Augenhöhlen Opponierbare Daumen zum Greifen (räumlich von den anderen Fingern abgesetzt) Keinen opponierbaren Finger, Hautleisten auf der Fußunterseite für die Rutschfestigkeit kompakter Rumpf, keine Schwanzanlage am Ende der Wirbelsäule für den aufrechten Gang Schneide-, Eck- und Backenzähne (Allesfressergebiss) 2n=48 Chromosomen Gehirnschädel O EEEE Stirn Oberaugenwulst Gesichtsschädel Hinterhauptsloch- -Ansatz der Nackenmuskeln Schimpanse Körperschwerpunkt Wirbelsäule Evolutive Trends in der Menschwerdung > Körpermasse im Laufe um 1/3 zugenommen ► Gehirnvolumen verdreifacht → äußere Bereich der Großhirnrinde wurde größer Evolutiver Trend > Allmähliche Vergrößerung des Gehirns als Schlüsselmerkmal im Verlauf der Menschwerdung Verschiedene Evolutive Trends beeinflussen sich gegenseitig: Gehirnvolumen nahm vor allem aufgrund der Vergrößerung der Großhirnrinde zu ◆ Lern- & Gedächtniskapazität erhöhte sich • Verbesserung der sozialen Intelligenz Elterninvestment nahm zu Fleischhandel der Nahrung erhöhte sich • Herstellung & Gebrauch vielfältiger Werkzeuge • Differenzierte Wortsprache (bessere Absprache, Planung) Aufrechter Gang Funktionen der Großhirnrinde Auswertung der Informationen von Sinnesorganen ►Steuerung/Regelung willkürlicher Bewegungen (bspw. Der Hände oder derStimmbänder) ► Großhirnrinde ermöglicht die Kommunikation mit anderen Menschen durch eine Wortsprache ► Speicherung von erlernten Informationen & deren Verknüpfung ▸ Zusammenführung von Wahrnehmung, Gedächtnisinhalten und emotionalen Bewertungen => Ermöglicht sich in Menschen hineinzuversetzen & ihre Gefühle, Absichten und Stimmungen nachzuvollziehen → Empathie (= Teil der sozialen Intelligenz), welche deutliche Überlebensvorteile mit sich bringt, wie Gefahrensituationen leichter überwinden zu können Kosten & Nutzen den großen Menschenhirns ▸ Nutzen: das Gehirnvolumen des Menschen bzw. der äußere Bereich der Großhirnrinde wurde größer -> viele miteinander verbundene Neuronen, Auswertung der Informationen der Sinnesorgane, Steuerung Bewegung, Speicherung erlernter Informationen & Verknüpfung, Fähigkeit zur Empathie, ausgeprägtes Sozialverhalten ► Kosten: größerer Energiebedarf für das Gehirn Die Entstehung des modernen Menschen • einzige Menschenart die überlebt hat ist,,Homo sapiens", der moderne Mensch • verschiedene evolutive Entwicklungshypothesen wurden diskutiert Multiregionale Hypothese: Populationen der Menschenart,,Homo erectus" entwickeln sich auf verschiedenen Kontinenten unabhängig voneinander weiter • im Nahen Osten und Europa ,,Homo erectus" entwickelt sich zu ,,Homo neanderthalensis" • ,,Homo neanderthalensis" entwickelt sich zu ,,Homo sapiens" • In Kontaktzonen der Populationen findet Genfluss statt-> keine Entwicklung verschiedener Arten Out-of-africa-Hypothese: • Wahrscheinlicher als andere Hypothesen ● Heutige Menschenpopulationen unterscheiden sich durch die Anpassung des ,,Homo sapiens" an unterschiedliche regionalen Umweltverhältnisse (und nicht die Anpassung des ,,Homo erectus") => ältere fossile Funde des Homo sapiens unterstützen die Hypothese => ältester Fund Äthiopien 190.000 Jahre alt ,,Homo sapiens"(Moderner Mensch) aus Population des,,Homo erectus" in Afrika hervorgegangen ,,Homo sapiens" besiedelt andere Kontinente und verdrängte andere Menschenarten in nachfolgenden Besiedlungswellen Daraus folgt: • ,,Homo sapiens" siedelt vor 100.000 Jahren in Vorderasien und Osteuropa, wo er mit Population des ,,Homo neanderthalensis" zusammentrifft ● Teilpopulation des,,Homo sapiens" gelangt vor 40.000 Jahren nach Europa • Lebt dort 10.000 Jahre neben der Population des ,,Homo neanderthalensis" ,,Homo neanderthalensis" verschwindet vor 30.000 Jahren => Verschwinden nicht eindeutig 1. Möglichkeit: Ausgestorben durch Verdrängung durch den modernen Menschen 2. Möglichkeit: Verschwinden durch Vermischung beider Arten Mitochondriale DNA (mtDNA): Besondere Bedeutung bei der Analyse der Entstehungsgeschichte,,des Homo sapiens" • mtDNA nur durch Eizellen der Mutter an Folgegeneration weitergegeben ● Veränderung der Basensequenzen nur durch Mutationen möglich (keine Rekombination • Die relativ kurzen Abschnitte der mtDNA weisen viele Mutationen auf, wodurch in kurzen Zeitperioden viele Unterschiede in der Basensequenz auftreten • Je größer die Unterschiede zweier mtDNA Proben ist, desto früher hat die Auftrennung der Arten stattgefunden aDNA (ancient alt) aus dem Zellkern wird in neuen ● ischen. lyseverfahren genutzt • Kann Existenz einzelner Gene in verschiedenen Populationen nachweisen • Dies weist Genfluss zwischen verschiedenen Arten nach „Homo erobert die Erde" Homo ergaster: 1,9-1 Millionen Jahren vor unserer Zeit ► Lebte zeitgleich mit anderen Vertretern der Gattungen Homo und Australopithecus ca. 400000 Jahre in Afrika Großes Gehirnvolumen ►Schlanker Körperbau, kurze Arme, lange Beine Kleinere Backenzähne Schwächer ausgeprägte Überaugenwülste ▶ Ausgeprägte Stirn ►Konnte differenzierte Werkzeuge herstellen Vorfahr von Homo erectus Ausbreitung: ▸ Zu Beginn lebten mehrere Arten von Frühmenschen in Koexistenz im Gebiet des Turkana-Sees wanderten von Afrika über die arabischen Halbinseln und den Nahen Osten besiedelten von dort Asien und schließlich auch Europa innerhalb dieser Zeit entwickelten sich die Homo ergaster weiter zu Homoerectus Annahmen zur Entwicklung: 1. Theorie: einige Forscher gehen davon aus, dass sich Homo ergaster innerhalb der Zeit in der sie sich ausgebreitet haben zu Homo erectus weiter entwickelt haben Homo neanderthalensis: Lebten im nahen Osten und später in Europa Bis 1,60 m groß und ca. 80 kg ►Muskulöser Knochenbau, massive Knochen ► Deutliche Augenwülste2, flache Stirn, fliehendes Kinn ► Großes Gehirn ► Ernährung durch Jagd, Verwendung von Werkzeugen Vor etwa 40 - 30 Tausend Jahren verschwanden die Neandertaler aus Europa Homo heidelbergensis: Neue Art aus Homo erectus Vorfahr des Neandertalers Homo erectus: Größeres Gehirn Vor ca. 1,9 Millionen Jahren: Afrika -> arabische Halbinsel -> naher Osten -> Asien -> Europa ►Älteste Funde in Asien Entwicklung in einem kurzen Zeitraum ► Wanderungsbewegung muss sich daher in einem kurzem Zeitraum vollzogen haben 2. Theorie: ► andere Wissenschaftler gehen davon aus, dass die körperlichen Unterschiede zwischen Homo ergaster und Homo erectus Angepasstheiten an klimatische Verhältnisse sind daher gehen die Wissenschaftler auch nur von zwei Variationen der Art Homo erectus aus ► In Europa zahlreiche Fund von Homo erectus eingewanderte Population entwickelte sich evolutiv weiter > eine neue Art, Homo heidelbergensis, entstand diese Art gilt als Vorfahr des Neandertalers