Alternativer Bildtext:

: Vorgang der Veränderung der Arten durch Lamarch a p² + 2 pq +9²² - 1 ( AA + A₂ + 2A + 2a = 1) t P(AA) wahrscheinlichkeit ... kleinschrittige Veränderungen der Individuen; neue Arlen entstehen nur aus bestehenden Arten aktiver Anpassungs- prozess der Individuen an ihre Umwelt Dervin Theorie der Artenentstehung, die Darwins Evolutionsvorstellungen mit Erkenntnissen aus Genelih und ökologie kombiniert ↳ Im Zentrum von Evolution steht immer die Population > Evolutionsfaktoren (siehe unten) wirken auf die Zusammensetzung des Genpools ein Veranderung der Allel häufigkeiten im Genpool Genpool die Gesamtheit aller Allele einer Population → eine Population hat einen gemeinsamen Genpool Hardy-Weinberg- Gleichgewicht. → Mittel zur Zustands beschreibung des Genpools im Bezug auf eine Allel häufigkeit für aktuelle Generation und zukünftige Generationen → Ausgangspunkt. ideale Populationen (2.B Panmixie; weder zu-noch Abwanderung; keine Mutationen) → theoretische Annahme (unter realen Bedingungen nicht gegeben → Für die Allel häufigkeit der Ausgangspopulation gilt p+q → Für die mathematische Bestimmung der Häufigkeit unterschiedlicher Genotypen gilt: passives Angepasst werden der Individuen an ihre Umwelt = Beispiel: 810 schwarze Mäuse (AA); 180 graue... (Aa) (2A) 10 weiße Mäuse (aa) => Gesamt: 2000 Allele A → P / a→ 9 P(A) = (810-2) + 180 / 2000= 0,9 /2000 = 0₁1 = 180 + (10-2) P (a): bsp. schwarze Haus P(AA) = 0,9·019 (Pradregel) = 0184 Hardy-Weinberg: p² + 2 pq + qª P a 0.9 +2.(019-0₁4) + ✓ 0181 4 0118 +0,01 = 1 9,1² 1 = P +9 Evolutionsfaktoren Hulationen: Vergrößer des Genpools → Erhöhung der genetischen Vielfalt innerhalb einer Population Rekombination. Neu kombination von Erbanlagen bei der Maiose (durch crossing-over) und der Befruchtung → Erzeugung neuer Allel kombinationen → Erhöhung der genetischen Vielfalt Selektionstypen: Selektion: Natürliche Auslese unter den Phänotyp-Verianten einer Population je nach herrschenden Umweltbedingungen (Selektionsdruch) am besten angepasste Individuen haben eine höhere Fitness (höhere Überlebens- und Fortpflanzungsrate ⇒ günstigere Allele werden häufiger, ungünstige Allele seltener weitergegeben => Verschiebung der Allelhäufigkeiten innerhalb einer Population →Sexuelle Fortpflanzung für die Evolution sehr bedeutend # Gendrift • transformierende Selektion: Bei sich verandemden Umweltbedingungen Verschiebung der Merkmalsausprägung in Richtung der besseren Angepasstheit Stabilisierende Selektion: Bei stabilen Umweltbedingungen; vom Ø-Typ abweichende Varianten haben einen Selektionsnachteil verringerung der Veriationsbreite. aufspaltene Selektion: Bei sich verändernden Umweltbedingungen Extreme einer Merlimalsausprägung werden von der selektion bevorzugt Selektionsfaktoren Umweltbedingungen, die für die gerichtete Verschiebung von Allelhäufigkeiten verantwortlich sind abiolische Faktoren → Einflüsse der unbelebten Umwelt (wind, Temperatur, Belichtung etc.) biotische Faktoren Einflüsse der belebten Umwelt intraspezifische konkurrenz konkurrenz innerhalb der Art um Nehrung, Sexualperther etc. interspezifische konkurrenz konkurrenz zwischen Arten Fressfeinde Stellen einen Selektionsfaktor für Beutetiere dar diese können sich durch Adaptationen ( Himese... siehe weiter unten) schützen Selektions- druck Selektions- druck Folge: unabhängige Weiterentwicklung der Individuen getrennter Populationen Parasiten und Krankheitserreger Entwicklung von Resistenzen. Durch nicht konsequente Bekämpfung von schädlings- oder krankheitserreger - Populationen mit Wirkstoffen, hann es dazu kommen, dass sich zufällige Mutanten mit Resistenzgenen durchsetzen und ausbreiten → Gründereffekt: wenige zufällig ausgewählte Individuen einer Population besiedeln einen neuen Lebensraum →Flaschenhalsellekt: starke Verkleinerung einer Population durch Katastrophenereignis → zufallsbedingtes überleben einzelner Individuen Isolation verhindert den Gen-fluss zwischen Teilpopulationen (Isolationsmechanismen siehe weiter unten) Präadaptationen/ Adaptationen an die Umwelt Zufallsbedingte ungerichtete Veränderung von Allelhäufigkeiten im Genpool vor allem kleiner Populationen → verringerung der genelischen Variabilität → verschwinden vorteilhalter Allele möglich 2 Selektions- druck 11 Anpassung an biotische selektionsfaktoren: Tarnung phänotypische Anpassung an die unbelebte Umwelt 2.B Untergründe /Hintergründe etc. Mimese → phänotypische Anpassung / Nachahmung an die von der belebten Umwelt 2.B Stabheuschrechen an Äste Werntracht → phenotypische wernung vor Toxität → 2.B wenn Tiere giftig sind wemen sie phenotypisch durch Farben, wie feuerrot etc. Mimihry → Nachahmung einer warntracht Scheinwamtracht → die Organisme tauschen eine wamtracht vor, um sich vor Feinden zu schützen Selektionsdruck => Genpool der Gründerindividuen bzw. der Individuen } die das Teacher nakereignis überlebt haben, um fast emen vel kleineren Teil von Allelen der Ursprungspopulation vorellem Schutz mechanismen vor Fressleinden koevolution → wechselseitige weier stark interagierenden Arten geschieht besonders bei Artenpaaren, bei denen beide Arten einen starken Selektionsdruck aufeinander ausüben sexual-dimorphismus → sexuelle selektion durch die weibchen (Männchen und weibchen einer Art können sich phänotypisch stark unterscheiden ) Anpassung durch abiotische Selektionsfaktoren: Anpassung an kalte durch Fell; Winter-schlaf-ruhe, -starre etc. Anpassung an Belichtung oder Dunkelheit → 2.B durch Tag-, oder Uachtaktivität / bei Dunkelheit gules Gehör (2.B Fledermäuse) Anpassung an Trockenheit oder auch Feuchtigkeit → 2.13 durch eine gute Wasserspeicherung bei kahteen / oder einer dicken Wasserschicht in Ästen Nicht wissenschaftliche Gegenpositionen zur synthetischen Evolutionstheorie kreationismus : → Vertreter nehmen die Bibel wörtlich 2.B Erschaffung der Welt in 7 Tagen und Entstehung der Artenvielfalt in ? Tagen → Dogmatisch, wissenschaftsfeindliche Glaubensangelegenheit → vehemente Ablehnung maturwissenschaftlicher Erklärungsmodelle. Intelligent Design (ID): Grundgedanke Intelligenter Schöpfer (Gott) wird vorausgesetzt, da Erde mit allen lebewesen darauf zu komplex ist, als dass sie selektionsgesteuert durch reinen Zufall entstanden sein könnte Belege für die Evolution → durch intelligenten Designer ist biologische Schöpfung zielgerichtet abgelaufen. Belege aus der Paläoontologie : im Fossilien von besonderer Bedeutung: → Leitfossilien: Fossilien, die für bestimmte Abschnitte eines Erdzeitalters charakteristisch sind → lebende Fossilien: Heute vorkommende (rezente) Arten, die in entlegenen Gebieten wie der Tielsee oder auf Inseln, eine stabilisierende selektion erfahren haben. Wesentlichem unverändert geblieben sind → Brückentiere (Moseik formen) Tiere, die Merkmale verschiedener Tiergruppentragen tragen und somit mosaikartig zusammengesetzt sind Sie tragen Merkmale von Stammesgeschichtlich älteren Gruppen, als auch solche einer jüngeren Gruppe → Wissenschaft von den als Fossilien erhaltenen Lebewesen vergangener Endzeitalter. Methoden der Altersbestimmung: Fossilien können fast immer rezenten Tier- und Pflanzengruppen zugeordnet werden → je älter, desto stärkere Abweichungen zu rezenten Arten Möglichkeit anhand von Funden stammesgeschichtliche Reihen aufzustellen, die Tendenzen bei Merkmalsveränderungen aufzeigen → Regressionsreihen; Progressionsreihen relative Altersbestimmung: →das Alter des Fossils wird hierbei anhand der geologischen Schicht abgeschätzt (in der man es gefunden hat) Grundüberlegung: Je tiefer das Sediment in der Schichtabfolge Liegt, desto alter ist es und somit auch das Fossil Homologiehriterien: absolute Altersbestimmung Altersbestimmung, durch den Anteil radioaktiver Isotope in einem Fossil → fossil: heute nicht mehr vorkommend →rezent heute noch vorkommend Radiocarbon methode (nur bis so ooo Jahre ) der zerfall von C14 (Kohlenstoff Isotop wird gemessen): Nach ursprünglichen C4-Atome zerfallen (Halbwertszeit) kalium-Argon - Melhode: Belege aus der vergleichenden Anatomie gemessen 1,0- 0,5 414C-Gehalt und daher 0,25 0,125- 0,0625 0,03125 des Alter des Gesteins, in dem das Fossil gefunden wurde, wird datiert ↳k 40 (kalium ) zerfällt in einer Halbwertszeit von 1.3 Milliarden Jahren dabei entent Ar 40 Zur Altersdalierung wird das Verhältnis von "Ar / 40 ka 5740 11480 17220 Abb. 10.22: Radiokarbonmethode ::14C-Atome 22960 28700 Alter (in Jahren) 5740 Jahren ist die Hälfte aller 40 (Argon) und cao (Calcium) → Aufzeigen von Ähnlichkeiten der Anatomie verschiedener organismenarten/-gruppen u. U. Rückschlüsse auf Verwendschaft. Homologie (Abstammungsähnlichkeit"): homologe Strukturen → (Organe) bzw. Merkmale zeigen Übereinstimmungen aufgrund eines gemeinsamen Ursprungs (Abstammung der Träger von gleichen Vorfahren gleicher /ähnlicher genelisch festgelegter Beuplen) → dienen als eindeutiger Hinwels auf verwandschaftsbeziehungen zwischen Arten / Gruppen kriterium der Lage: Strukturen sind homolog, wenn sie oder ihre Einzelbestandteile im Körper der Organismen die gleiche Lage einnehmen (2.B das Vorder extremitätenshelett der Wirbeltiere kriterium der kontinuität (Stetigheit): Strukturen sind homolog, wenn sie über eine Reihe von (embryonalen oder fossilen) Zwischen formen abgeleitet werden können Kriterium der spezifischen Qualität Strukturen sind homolog, wenn sie sich aus vergleichberen Teilstrukturen zusammensetzen lassen und in zahlreichen Einzelheiten im Bau übereinstimmen B Funktionalität und Aussehen homologer Organe kenn sich durch die divergente Entwicklung stark unterscheiden (A) → ursprungsgleich; aber nicht immer funktionsgleich Analogie (Funktionsähnlichkeit): analoge Strukturen (organe) bzw. Merkmale haben keinen gemeinsamen Ursprung, weisen aber durch die Wirkung ähnlichem Selektionsdruck in ähnlichen gleichen Lebensräumen ähnliche Funktionen auf als Verwandschaftskriterium ungeeignet Analoge organe entstehen durch konvergente Entwicklung (konvergenz) (>5 ) → Veränderung von Merkmalen verschiedener Organismen, die unabhängig voneinander B verläuft, aber zu ähnlichen Formen führt => nicht ursprungsgleich, aber immer funktionsgleich Rudimente unvollständig ausgebildete Organe, die ihre ursprüngliche Funktion nicht mehr erfüllen → haben sich im Verlauf der Evolution wurückgebildet Bsp.: Mensch → Steißbein; Behaarung Ate vismen : Auf einzelne Individuuen beschränktes Wieder auftreten von -im Verlauf der Stammesgeschichte zurückgebildeten Merkmalen Belege aus der vergleichenden Zytologie Endosymbionten hypothese (-theorie) Belege für die Hypothese: → Doppel membran von Mitochondrien und Chloroplasten Belege aus der Molekularbiologie → Mitochondrien und Chloroplasten gingen aus ursprünglich frei Lebenden prokaryotischen organismen hervor → Von Eukaryoten - Vorläuferzellen endozytolisch aufgenommen, für Zell atmung bzw. Folosynthese Substamen Merkmale und Vorgänge die sich in den Zellen von Organismen gleichen /ähneln : prokaryotenähnliche, ring förmig geschlossene DUA → Organellen mit eigenem Proteinbiosynthese apparat → selbstständige; unabhängige Vermehrung der Organellen ¡ → DNA und RNA zur Speicherung und übertragung genelischer Information → genetischer Code in fast allen Zellen einheitlich verwendet → PBS -Ablauf in fast allen Zellen identisch → ATP als universeller Energieüberträger des Stoffwechsels → Grundüberlegung: Je länger / je weiter die Verwendtschaft von Arten her ist, desto größer sind die auf Hutetionen beruhenden Unterschiede im Erbgut. Präzipitintest 1 => Nutzung der vielen (abgestuften) Ähnlichkeiten zur Verwendtschaftsanalyse Ablauf → - Ziel Verwendschaftsgrad der Arten ermitteln (Bsp. anhand von Mensch und keninchen) Hinweis auf gemeinsame Abstammung aller Eukaryoten → 20 Aminosäuren bauen die Proteine auf keleb Zentation Herstellung eines Anli-serums → Dem Menschen wird Blut entnommen → Des Blutserum wird zum Beispiel einem kaninchen injeziiert → Es entstehen Antikönper Im kanninchen, welche als Anti-serum entnommen werden 2 Reaktion von Antiserum des Menschens mit Blut von anderen Arten → Je ähnlicher die DNA des jeweiligen Thers bzw. der jeweiligen Art mit der des Menschen ist desto mehr Antikörper können gebunden werden desto höher die Ausfällung sehr ungenau, deshalb nur noch selten angewandt nach einigen Tages Kaninchen Zentrifugation Kaninchen-Serum mit Artkörper angen menschliche Serum-Proteine (Anti-Human-Serum) DNA- Analyse (Messung der Ähnlichkeit der DNA): Direkter Vergleich der DNA- Basensequemen ' → PCR zur vervielfältigung der zu untersuchenden DNA → Zahl der Veränderungen / Mutationen ermitteln DNA-Hybridisierung: Ablauf: → meist wird DUA genutzt die nicht codiert, da sie nicht der Selektion unterliegt und sich Mutationen dort ungestört" ansammeln oder MDNA (mitochondriale), de diese nur mütterlicherseits vererbt wird, wodurch Rekombination bei der Maiose ausgeschlossen ist Ablauf: 14. Denaturierung der DNA-Doppelstränge von beiden Arten → WBB lösen sich und es entstehen Eimelstrënge Einzelstränge beider Arten werden vermischt → Bei Abkühlung bilden diese Hybrid-doppelstränge (komplementäre Besen pearen sich ) 3. Analyse des Verwendschaftsgrads → Prinzip: Umso mehr komplementäre Basen die zwei kombinierten Einzelstränge desto höher ist die aufzubringende Temperatur zur Trennung der Stränge (Schmelztemperatur) → Je mehr komplementêre Basen desto höher ist der Verwandschaltsgrad → desto höher die Schmerztemperatur → sehr genau und zuverlässig / Andwendung der molekularen Uhr möglich →Genauer als Präzipitin -Test und die DNA Hybridisierung aber hat trotzdem seine Mängel →>>> Hybridisierung Vergleich der Aminosäure sequenzen: → Zahl der Positionen, an denen sich unterschiedliche Aminosäure sequenzen befinden, wird überprüft Prinzip der einfachsten Erklärung" (Erstellung). Dendogramm: genauer als Prëzitintest aber trotzdem noch zu ungenzu @ Vergleich von Basensequenzen 3 Vergleich von Protein sequenzen (Aminosäure sequenz) Ý Die molekulare Uhr: →Alle Wirbel tiere verfügen über das Cytochrom ( ( lebenswichtiges Eiweiß für die Atmungshette ) kladogramm: Graphische Derstellung als Hat / hat-nicht-Beziehung (anhand von Merkmalen ) Homologien gemeinsame stammesgeschichtliche Merkmale suchen (morphologisch und auch mikroskopisch) 11 Mensch 21 24 Millionen Jahre = 504 Mio. Jahre Zeitpunkt der Abspaltung → zälen der Abweichunge an den verschiedenen Positionen (verwendet werden Aminosäuresequenzen von Proteinen, die bei den untersuchten Arten mit gleicher Funktion vorkommen) Möglichkeit das Aufstellen von Stemmbäumen durch das Auftreten von Mutationen book Trennung der H-Brücken {}{} A Stammbäume erstellen → Darstellung der Verwendschaft von lebewesen als stammesgeschichtliche Systematik in Form von kiadogremmen Schimpanse mehr Mutationen geben könnte als man sieht B Schmelzpunkt früher, da zwischen den Strängen der Schimpansen- und Menschen-DNA weniger H-Brücken möglich waren. с → alle 24 Millionen Jahre (ca.) erfolgt innerhalb der Basensequem für des Cytochrom C eine Mutation wodurch sich höchst wahrscheinlich immer eine Aminosäure verendert → Wenn man die Zahl an Hutationen zählt, kann man den Zeitpunkt der Abspaltung ungefähr Dalieren Bsp.: Pinguin und Thunfisch → 21 Mutationen ca. 88° C schmelzen" Hybrid-DNA schmilzt bei ca. 86° erwärmen : → eine Aminosäure kann oft von mehreren Besen tripletts codiert werden, sodass es vermutlich noch A Trennung der H-Brücken Einzelstränge Abschnitte, wo keine Basenpaarung möglich ist, da versch. Basensequenz F komplementäre DNA Basenpaarung möglich = Hybrid-DNA G b.