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entwickelt O Kein Beleg für Verwandtschaft, denn sie sind nicht das Ergebnis gemeinsamer Erbanlagen Konvergenz: Definition: Entstehung analoger Merkmale aufgrund von ähnlichen Lebensweisen Divergenz: Definition: Haben sich homologe Organe aufgrund der unterschiedlichen Lebensbedingungen dagegen auseinanderentwickelt, bezeichnet man dies als Divergenz. Rudimente: Definition: ● ● Als Rudiment wird ein in der Stammesentwicklung teilweise oder gänzlich funktionslos gewordenes rückgebildetes, aber noch vorhandenes Merkmal (Organ, Organteil, auch Verhalten) bezeichnet. O Die Rudimentation wird dadurch verursacht, dass sich an Stellen der DANN, die keinem positiven Selektionsdruck unterworfen sind, Mutationen ansammeln können ohne die Fitness des Organismus negativ zu beeinflussen. Atavismen: Definition: In seltenen Fällen tritt bei einem Individuum ein rudimentäres Organ in einer weniger stark zurückgebildeten Form auf. Man erklärt die Bildung eines Atavismus damit, dass eine normalerweise abgeschaltete genetische Information durch eine Mutation wieder realisiert wird. Belege für die Evolution - Belege aus der Paläontologie Definition: Paläontologie: Wissenschaft von der Entwicklung der Lebewesen und die Beschäftigung mit der Erforschung von vorzeitlichen Lebewesen aus Sediments- und Gesteinsschichten. Fossilien besonderer Bedeutung: Allgemein Fossilien: Erhaltene Spuren von Pflanzen und Tieren vergangener Zeitalter. Können als Körperfossil (das Lebewesen selbst) oder Spurenfossilien (Spuren des Lebewesens, etwa Abdrücke) austreten Evolutionär verdeutlichen Fossilien den Artenreichtum und das Auftreten und Verschwinden von Individuen der vergangenen Erdgeschichte Leitfossilien: Fossilien, die charakteristisch für bestimmte Abschnitte eines Erdzeitalters sind, wenn O Nur eine kurze Zeit existiert haben (ansonsten Zeitabschnitte für Untersuchung zu groß) O In vielen entfernten Lebensräumen vorgekommen sind (Vergleich über weite Entfernung) In hoher Zahl auftreten (keine Untersuchung, wenn man kein Leitfossil findet) Lebende/ Rezente Fossilien: Heute vorkommende rezente Lebensformen, sind im Wesentlichen unverändert geblieben, wegen stabilisierender Selektion. (Vorkommen: entlegenen Gebieten, wie Tiefsee oder Insel) Brückentiere (Mosaikformen): Tiere, die Merkmale verschiedener Tiergruppen tragen (Mosaikartig verbunden z.B.: Schnabeltier) Relative und absolute Altersbestimmung von Fossilien Relative Altersbestimmung: ● • Gesteinsstratigraphie: O Anhand der Lage von Fossilien im Sedimentgestein. Untere Schichten sind immer älter als die oberen Schichten. So lassen sich relative Aussagen nach dem Schema „Fossil 1 ist älter als Fossil 2" treffen Biostratigraphie: O Mithilfe von Leitfossilien lassen sich relative Aussagen zum Alter von umliegenden Gesteinsschichte machen. Absolute Altersbestimmung: Radiokarbonmethode: O Ermittlung des Alters organischer Stoffe. Aufnahme des radioaktive Kohlenstoffisotop 14C über Nahrung. Nach dem Tot, keine Aufnahme, sondern Abbau von 14C. (Halbwertszeit: 5730 Jahre). Bestimmung des Alters (keine exakte Best.) anhand noch vorhandener Menge. O Nachteil dieser Methode: Begrenzung des zeitlichen Anwendungsbereichs. Ab einem Alter von 50.000 Jahre sind, 14C nur gering vorhanden -> keine zuverlässige Messung möglich weiterer Messmethoden mit einer deutlich größeren Halbwertszeit (z.B. Kalium-Argon- Datierung; Halbwertszeit 1,25 Milliarde Jahre) Belege für die Evolution - Belege aus der Molekularbiologie Definition: Molekularbiologie: Beschäftigung mit der Struktur und Funktion biologischer Makromoleküle, Befassung mit der Struktur, Biosynthese und Funktion von DNA und RNA auf molekularer Ebene und untersucht, wie diese untereinander und mit Proteinen interagieren. Abgestufte Ähnlichkeit zeigt Übereinstimmung gemeinsamer Abstammung. Verwandtschaftsanalyse Grundüberlegung: Je länger Entwicklungslinien verschiedener Organismen getrennt verlaufen, desto größer sind die auf Mutationen beruhenden Unterschiede im Erbgut bzw. kodierten Proteine. Methode 1 Aminosäurensequenzanalyse (Genauigkeitsrangordnung: Platz 2): Vergleich der Primärstruktur (homologe DNA-Abschnitte) z.B. Bereiche des Insulin- oder Cytochrom-c-Molekül verschiedener Organismenarten. Unterschiede in der Primärstruktur -> Folge von Genmutationen. Je weniger Unterschiede in der Primärstruktur zwischen zwei Arten vorhanden, desto kürzer die Zeit, die Zeit der Entstehung der beiden Arten aus gemeinsamen Vorfahren vergangen ist. Methode 2 DNA-Hybridisierung (Genauigkeitsrangordnung: Platz 3): Vergleichung verschiedener DNA-Moleküle, um Unterschiedene in der Basensequenz zahlenmäßig zu erfassen. Ablauf: O Schmelzen der DNA ● ■ o Hybridisierung ■ DNA-Doppelstränge verschiedener Arten werden durch Erwärmen voneinander getrennt. ■ Einsträngige DNA verschiedener Arten paaren sich an komplementären Abschnitten. Dabei gilt: Je näher zwei Arten miteinander verwandt sind, umso mehr komplementäre Bereiche gibt es. Schmelzpunktbestimmung www ww anteil einzelsträngiger DNA [s] Art A ww 1004 Denaturieren 0J www. Art B 60 Mischen und Renaturieren Erwärmen führt zur Trennung der hybridisierten Stränge. Die Temperatur, bei der sich 50% der Hybrid- DNA trennt, nennt man Schmelzpunkt. Aus der Differenz der Schmelzpunkte von artreiner und Hybrid- DNA (T50-Wert) lassen sich Rückschlüsse auf die verwandtschaftliche Nähe ziehen: Je kleiner der T50-Wert, desto größer die Verwandtschaft. 70 Hybrid- DNAS 80 Denaturieren Schwalbe/Schwalbe Schwalbe Nektarvogel 90 100 B Temperatur [C] 104.2 DNA-Hybridisierung A Schema; B Schmelzkurven Methode 3 DNA-Sequenzierung (Genauigkeitsrangordnung: Platz 1): Siehe Merkheft: Gentechnik -> DNA-Sequenzierung Durchführung von DNA-Vergleiche häufig mit nichtcodierten DNA-Abschnitten. Keine Ansammlung von Mutationen, weil sie nicht der Selektion unterliegen. Häufige Nutzung von mitochondriale DNA (Vererbung nur mütterlicherseits) Ausschließung von Rekombinationsvorgänge bei der Meiose. O Je mehr Basen sich voneinander unterscheiden, desto mehr unterschiedliche Mutationen liegen in den Genen vor; umso weiter liegt der Zeitpunkt des Auseinanderentwickelns zurück.