Evolution – Lernzettel für das Abitur 2022 (Niedersachsen)

Genetische Variabilität

Grundlagen der Evolution

Die Evolution basiert auf genetischer Vielfalt innerhalb einer Population. Diese Variabilität entsteht durch drei zentrale Prozesse.

• Mutation: Zufällige Veränderungen der DNA, die neue Genvarianten (Allele) im Genpool etablieren.
• Rekombination: Neue Kombination vorhandener Gene bei der Bildung von Geschlechtszellen.
• Modifikation: Phänotypische Veränderungen durch Umwelteinflüsse, ohne das Erbgut zu verändern.

💡 Tipp: Modifikationen werden niemals vererbt, da sich nur der Phänotyp und nicht der Genotyp verändert.

Gendrift & Evolutionsfaktoren

Gendrift und Artwandel

Zufällige Ereignisse können den Genpool einer Population schlagartig verändern und die Variabilität senken.

• Flaschenhalseffekt: Drastische Verkleinerung einer Population durch Naturkatastrophen.
• Gründereffekt: Ein kleiner Teil einer Population besiedelt einen neuen Lebensraum.
• Koevolution: Gegenseitige evolutionäre Beeinflussung zweier interagierender Arten.

💡 Tipp: Gendrift ist im Gegensatz zur natürlichen Selektion völlig ungerichtet und vom Zufall gesteuert.

Evolutionstheorien

Lamarck vs. Darwin

Zwei historische Erklärungsansätze beschreiben, wie sich Arten an ihre Umwelt anpassen.

• Lamarckismus: Anpassung durch aktiven Gebrauch oder Nichtgebrauch von Organen und Vererbung dieser erworbenen Eigenschaften.
• Darwinismus: Natürliche Selektion bevorzugt Individuen mit vorteilhaften, erblichen Merkmalen im Kampf ums Überleben.

Beispiel:

• Lamarck: Giraffen strecken den Hals $\rightarrow$ Hals wird länger $\rightarrow$ Vererbung.
• Darwin: Zufällig längere Hälse $\rightarrow$ besserer Nahrungzugang $\rightarrow$ höhere Überlebensrate.

💡 Tipp: Lamarcks Theorie ist heute widerlegt, da im Leben erworbene Eigenschaften die DNA nicht verändern.

Synthetische Evolutionstheorie

Das moderne Evolutionskonzept

Die moderne Theorie verknüpft Darwins Selektionsansatz mit den Erkenntnissen der Genetik und Populationsbiologie.

• Population: Die Gruppe von Individuen einer Art, die zur gleichen Zeit im selben Gebiet lebt.
• Genpool: Die Gesamtheit aller Gene und Genvarianten innerhalb dieser Population.
• Fitness: Der Maßstab für den Fortpflanzungserfolg eines Individuums im Vergleich zu anderen.

💡 Tipp: Evolution findet nie an einem einzelnen Individuum statt, sondern immer auf Ebene der gesamten Population.

Selektion und Anpassung

Selektionstypen und Erklärungen

Der Selektionsdruck von Umweltfaktoren verschiebt die Häufigkeit von Merkmalen in einer Population.

• Gerichtete Selektion: Einseitiger Selektionsdruck verschiebt das Merkmal in eine extreme Richtung.
• Stabilisierende Selektion: Extremformen werden eliminiert, der Mittelwert bleibt stabil.
• Aufspaltende Selektion: Extreme Phänotypen werden bevorzugt, der Mittelwert wird benachteiligt.

💡 Tipp: Proximate Ursachen erklären das Wie (biologische Mechanismen), ultimate Ursachen das Wozu (evolutionärer Nutzen).

Belege für Evolution

Verwandtschaft nachweisen

Ähnlichkeiten zwischen Organismen geben Aufschluss über deren evolutionäre Abstammung.

• Isolationsmechanismen: Barrieren (z.B. verhaltensbedingt, mechanisch), die eine Fortpflanzung zwischen Arten verhindern.
• Homologie: Ähnlichkeit von Merkmalen aufgrund einer gemeinsamen evolutionären Abstammung (Divergenz).
• Homologie-Kriterien: Kriterium der Lage, der Kontinuität und der spezifischen Qualität.

💡 Tipp: Homologe Organe können trotz gleichen Ursprungs heute völlig unterschiedliche Funktionen besitzen.

Analogien & Allopatrische Artbildung

Ähnlichkeit ohne Verwandtschaft

Umweltbedingungen können ähnliche Anpassungen bei nicht verwandten Arten hervorrufen.

• Analogie: Funktionsgleichheit von Merkmalen verschiedener Arten ohne gemeinsamen Ursprung (Konvergenz).
• Allopatrische Artbildung: Entstehung neuer Arten durch eine physische, geografische Barriere.
• Apomorphe Merkmale: Neu erworbene, evolutionär abgeleitete Eigenschaften einer Stammart.

💡 Tipp: Ein klassisches Beispiel für eine Analogie sind die Flügel von Vögeln und Insekten.

Sympatrische Artbildung

Artbildung ohne Barriere

Neue Arten können auch innerhalb desselben Lebensraums ohne geografische Trennung entstehen.

• Polyploidisierung: Spontane Vervielfachung des Chromosomensatzes führt zu sofortiger Fortpflanzungsbarriere.
• Einnischung: Verhaltensänderungen führen zur Nutzung neuer ökologischer Nischen.
• Reproduktive Isolation: Das finale Stadium, in dem kein Genfluss mehr zwischen den Gruppen existiert.

💡 Tipp: Sympatrische Artbildung durch Polyploidisierung kommt extrem häufig im Pflanzenreich vor.