Evolution (Evolutionstheorien, Chronogramme, Mosaikformen…)

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Auszüge aus ,,Philosophie zoologique" Jean Baptiste de LAMARCK (1744-1829) war lange Zeit am Naturhistorischen Museum in Paris als Professor angestellt und beschäftigte sich während dieser Zeit ausführlich mit der Systematik der Tiere sowie mit Fragen der Evolution. Als sein wissenschaftliches Hauptwerk gilt das 1809 erschienene Buch ,,Philosophie zoologique", aus dem im Folgenden zitiert wird. ,,Es ist kein unnützes Ding, den Artbegriff positiv festzustellen; zu untersuchen, ob es wahr ist, daß die Arten eine absolute Konstanz besitzen, daß sie so alt sind wie die Natur, und daß sie alle ursprünglich so existiert haben, wie wir sie noch heute beobachten; oder ob sie nicht vielmehr, den wechselnden Umständen unterworfen, wenn auch nur äußerst langsam, im s Laufe der Zeiten ihren Charakter und ihre Gestalt verändert haben. Die Aufhellung dieser Frage ist nicht nur für unsere zoologischen und botanischen Kenntnisse von Interesse, sondern sie ist auch wichtig für die Geschichte der Erde. [...] Die beinahe allgemein geltende Annahme, daß die Organismen beständig Arten bilden, die durch unveränderliche Charaktere unterschieden sind, und daß diese Arten so alt seien, wie 10 die Natur selbst, wurde zu einer Zeit aufgestellt, wo man noch nicht genügend beobachtet hatte, und wo die Naturwissenschaften beinahe noch nicht vorhanden waren. Sie wird tagtäglich vor den Augen derjenigen widerlegt, die viel gesehen, die Natur lange studiert und mit Erfolg die großen und reichen Sammlungen unserer Museen zu Rate gezogen haben. Alle, die sich eifrig mit dem Studium der Naturgeschichte beschäftigt haben, wissen, in is welcher Verlegenheit jetzt die Naturforscher sind, wenn sie feststellen sollen, was man als Arten zu betrachten hat. Weil die Naturforscher nicht wissen, daß die Arten in Wahrheit nur eine relative Konstanz haben, eine Konstanz, die der Dauer der auf sie einwirkenden Umstände entspricht, und daß gewisse Individuen der Arten, indem sie variieren, Rassen bilden, die in eben solche 20 verwandter Arten übergehen, so entscheiden sie sich willkürlich, indem die in verschiedenen Ländern oder auf verschiedenen Standorten beobachteten Individuen von den einen für Varietäten, von anderen für Arten ausgegeben werden. Es folgt daraus, daß die Bestimmung der Arten Tag für Tag mangelhafter, d. h. verwirrter und verworrener wird." ,,Meine eigene Folgerung: Die Natur hat alle Tierarten nacheinander hervorgebracht. Sie hat 25 mit den unvollkommensten oder einfachsten begonnen und mit den vollkommensten aufgehört. Sie hat ihre Organisation stufenweise verwickelt. Indem sich diese Tiere allgemein auf alle bewohnbaren Orte der Erde ausbreiteten, hat jede Art derselben durch den Einfluß der Verhältnisse, in denen sie sich befand, ihre Gewohnheiten und die Abänderungen in ihren Teilen erhalten, die wir bei ihr beobachten." 30 ,,Die wahre Ordnung der Dinge, die wir hier betrachten wollen, besteht nun darin: 1. daß jede ein wenig beträchtliche und anhaltende Veränderung in den Verhältnissen, in denen sich eine Tierrasse befindet, eine wirkliche Veränderung der Bedürfnisse derselben bewirkt; © 2010 Cornelsen Verlag, Berlin. Alle Rechte vorbehalten. 40 Name: 35 3. 2. daß jede Veränderung in den Bedürfnissen der Tiere andere Tätigkeiten nötig macht, um diese neuen Bedürfnisse zu befriedigen, und folglich andere Gewohnheiten; daß jedes neue Bedürfnis, indem es neue Tätigkeiten seiner Befriedigung nötig macht, von dem betreffenden Tiere entweder den größeren Gebrauch eines Organs erfordert, von dem es vorher geringeren Gebrauch gemacht hatte, wodurch dasselbe entwickelt und beträchtlich vergrößert wird, oder den Gebrauch neuer Organe, welche die Bedürfnisse in ihm unmerklich durch Anstrengungen seines inneren Gefühls entstehen lassen." 31.08.2023 ,,Wenn es wahr ist, daß alle Organismen Erzeugnisse der Natur sind, so kann man sich der Ansicht nicht verschließen, daß sie dieselben nur nach und nach und nicht auf einmal in einem zeitlosen Augenblicke hervorgebracht hat." ,,Erstes Gesetz. Bei jedem Tiere, welches den Höhepunkt seiner Entwicklung noch nicht 45 überschritten hat, stärkt der häufigere und dauernde Gebrauch eines Organs dasselbe allmäh- lich, entwickelt, vergrößert und kräftigt es proportional der Dauer dieses Gebrauchs; der konstante Nichtgebrauch eines Organs macht dasselbe unmerkbar schwächer, verschlechtert es, vermindert fortschreitend seine Fähigkeiten und läßt es endlich verschwinden. Zweites Gesetz. Alles, was die Individuen durch den Einfluß der Verhältnisse, denen ihre 50 Rasse lange Zeit hindurch ausgesetzt ist, und folglich durch den Einfluß des vorherrschenden Gebrauchs oder konstanten Nichtgebrauchs eines Organs erwerben oder verlieren, wird durch die Fortpflanzung auf die Nachkommen vererbt [...]." [zitiert aus Jean Baptiste de Lamarck, Philosophie zoologique, 1809, übersetzt von Heinrich Schmidt, Leipzig, 1909] Material 2 B Blickfelder Räuberisch lebende Säugetiere wie zum Beispiel der Gepard sind unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass sie nahezu parallel zueinander ausgerichtete Augen aufweisen. Die Blickfelder beider Augen überlappen sich stark, wodurch ein dreidimensionaler Wahrnehmungseindruck entsteht. Diese Wahrnehmungsleistung bevorteilt Jäger bei der Jagd. Andere Säugetiere wie die Maus besitzen weit auseinander stehende Augen, deren Blickfelder sich kaum überlappen. Mäuse verfügen nahezu über einen ,,Rundumblick", der es ihnen ermöglicht, herannahende Beutegreifer zu erkennen, unabhängig von der Richtung, aus der sie sich nähern. A Körperbau und Lebensweise Das Schnabeltier lebt an Flussläufen in Ostaustralien und in Tasmanien. Der Körper ist strom- linienförmig gebaut und etwa 50 Zentimeter lang. Er ist von braunem Fell bedeckt. Das Schnabeltier lebt im Wasser und an Land. Die Nahrung wird tauchend im Wasser und am Ufer gesucht. Der breite Hornschnabel ist von einer ledrigen Haut überzogen, die viele Tast- sinneszellen enthält. Die Nahrung besteht aus Weichtieren, Würmern und kleinen Insekten. Zwischen den Finger- und Zehengliedern befinden sich Schwimmhäute. Den abgeflachten Schwanz nutzt das Tier zum Antrieb. Am Ufer gräbt das Schnabeltier einen Tunnel, an dessen Ende sich eine Höhle befindet. Hier baut das Weibchen ein Nest, legt zwei bis vier große, vorbehalten. O 2010 Cornelsen Verlag, Berlin. Alle R dotterreiche Eier und brütet sie aus. Die zunächst haarlosen Jungtiere tra- gen auf dem Schnabel einen Eizahn, mit dem sie die Schale des Eies auf- brechen. Nach dem Schlüpfen werden sie mit Milch vom Muttertier ernährt. Brustwarzen besitzen Schnabeltiere nicht, die Milch tritt auf einem Drüsenfeld aus. Die Jungtiere zeigen Spielverhalten wie andere Säugerjungtiere. 02 Lebensweise des Schnabeltieres Name: 01 Schnabeltier |||| 31.08.2023 B Besondere Merkmale Schnabeltiere gehören, zusammen mit dem Schnabeligel, zur Säugetiergruppe der Mono- tremata oder Kloakentiere. Dieser Name rührt daher, dass Kot, Harn und die Spermienzellen des Männchens beziehungsweise die Eier des Weibchens den Körper durch eine einzige Körperöffnung verlassen, die Kloake. Die Hoden des Männchens liegen im Inneren des Körpers. Schnabeltiere besitzen wie alle Säugetiere ein sekundäres Kiefergelenk. Die Gehör- knöchelchen des Innenohres haben sich aus den Knochen des primären Kiefergelenkes, wie es noch bei den Fischen vorkommt, entwickelt. Das Innenohr ist jedoch nicht wie bei den. anderen Säugetieren von einer knöchernen Hülle umgeben. Die Körpertemperatur beträgt konstant 30 Grad Celsius. Im Schnabel finden sich keine Zähne, embryonal sind jedoch Zahnanlagen nachweisbar, die während der Ontogenese wieder zurückgebildet werden. Oberarmknochen und Oberschenkelknochen stehen seitlich von der Wirbelsäule ab und können daher den Körper nicht dauerhaft vom Boden abheben. 2010 Cornelsen Verlag, Berlin. Alle Rechte vorbehalten. F Finken C DNA-Sequenzen Das Genom des Schnabeltieres wurde sequenziert und die identifizierten Basensequenzen der DNA wurden mit vergleichbaren Sequenzen von Reptilien, Vögeln und Säugetieren verglichen Dabei zeigte sich, dass das Schnabeltier viele DNA-Sequenzen besitzt, die reptilientypisch sind. Viele DNA-Sequenzen, die für Säugetiere typisch sind, kommen im Genom dagegen seltener vor. Material 3 Die zur Familie der Finken gehörenden Kleidervögel kommen ausschließlich auf den Hawaii- Inseln vor. Zur selben Schwestergruppe gehörende Kleidervogel-Arten kommen jeweils ausschließlich auf einer der vier Hauptinseln Kauai, Oahu, Maui-Nui und Hawaii vor. Das Alter der Inseln ist durch radiometrische Messungen bekannt (vgl. Abb. G). Kauai (5,1 Mio. Jahre) Oahu (3,7 Mio. Jahre) Außen- gruppe Name: Maui-Nui (1,9 Mio. Jahre) B C Hawaii (0,43 Mio. Jahre) D 60 120 km 31.08.2023 A G Stammbaum der Kleidervögel mit den Schwestergruppen A, B, C und D. Jede Schwestergruppe umfasst mehrere Arten. Angabe des Entstehungsalters der Hawaii-Inseln Kauai, Oahu, Maui-Nui und Hawaii in Klammern in Millionen Jahren. Die Pfeile zeigen die Orte des ausschließlichen Vorkommens der jeweiligen Schwestergruppe. © 2010 Cornelsen Verlag, Berlin Alle Rechte vorbehalten. genetische Distanz in rel. Einheiten 0,08- 0,07 0,06- 0,05- 0,04 0,03- 0,02- 0,01 0 0 C-D Name: B-C 2 3 31.08.2023 A-B Kraft, Oliver Zeitpunkt der Aufspaltung in Mio. Jahren H Durchschnittliche genetische Distanz zwischen den vier Schwestergruppen A, B, C und D der Kleidervögel der Hawaii-Inselgruppe in Abhängigkeit des Zeitpunktes der Aufspaltung der Linie ihres jeweiligen letzten gemeinsamen Vorfahrens. Die genetische Distanz wurde anhand des Cytochrom-b-Gens ermittelt. LK Biologie Q2 Erwartungshorizont Klausur vom 25.11.2021 AF Inhaltliche Leistung I: Lamarck und Darwin Der Prüfling beschreibt Lamarcks Evolutionstheoriel Weitere aufgabenrelevante Aspekte: 1.1 1.3 1.2 ... stellt die wesentlichen Kennzeichen der Auffassungen Darwins dar und vergleicht sie mit Lamarcks Theorie! Weitere aufgabenrelevante Aspekte: Summe: AF 2.1 2.2 AF erläutert die Entstehung der körperlichen Merkmale! Weitere aufgabenrelevante Aspekte: 3.1 Summe: 3.2 Thema: Evolutionstheorie 2.3 ... ordnet das Schnabeltier in den Stammbaum der Wirbeltiere ein und erläutert an diesem Beispiel die Bedeutung von Mosaikformen für die Evolutionstheorie! Weitere aufgabenrelevante Aspekte: Inhaltliche Leistung 1: Schnabeltier Der Prüfling... ... beschreibt die Lebensweise und den Körperbau und gibt an inwiefern das Schnabeltier an seinen Lebensraum angepasst ist! Weitere aufgabenrelevante Aspekte: ... analysiert, inwiefern das Schnabeltier als Mosaikform angesehen werden kann! Weitere aufgabenrelevante Aspekte: Thema: Evolutionstheorien Inhaltliche Leistung I: Fische mit und ohne Kiefer Art der Darstellung: Der Prüfling... ... erläutert die Voraussetzungen bei der Ermittlungen von Verwandtschaftsbeziehungen und erklärt warum bevorzugt Cytochrom C genutzt wird! Weitere aufgabenrelevante Aspekte: Summe: Thema: Chronogramme ... wertet das Material auf die Fragestellung aus! Weitere aufgabenrelevante Aspekte: Datum: Gesamtsumme und daraus resultierende Note 12 P Name: gut plus Paraphe: max. Punkte 18 (2) 30 (2) 10 (2) 58 max. Punkte 15 (2) 22 (2) 9 (2) 46 (2) 16 (2) 6 35 erzielte Punkte 17 140 26 53 max. erzielte Punkte Punkte 13 13 erzielte Punkte 12 - 174 6 133 114 31. 08. 2023 Biologie Evolutions theorien Jean Baptiste de ausführlich Arten eine die Lamarck beschäftigt mit der Frage, absolute konstant besitzen und einzelne Merkmali und Eigenschaften unveränderlich sind oder ob Arten sich im Laufe der Zeit durch verschiedene verändern. Er betrachtete Faktoren die Annahme, Arten dass eine absolute Konstanz besitzen kritisch und untersuchte die Systematik der Tiere Lamarck kam zur Schlussfolgerung, dass Arten keine absolute konstanz besitzen und den wechselnden Umständen unterworfen sind. Nach Lamarcks Abstammungstheorie führen Veränderungen in Verhältnissen, in Tiere befinden zur Veränderungen in Gewohnheiten. Veränderungen sich ob denen was im von sich ihrer wiederum zu neuen führt. Diese führen Zur Veränderun Nichtgebrauch Gebrauch oder organen. Durch Nicht gebrauch oder Pragen sich diese verkummern. Das Bedürfnisse, den Gebrauch der Organe aus oder führt zu Veränderungen im Bauplan wir auch. lebewesen. beobachten. Laufe Die so die können. des Lebens Eigenschaften und erworbene Merkmale (Modifikationen) werden durch Fortpflanzung an weitergegeben. die selbst. منان der im Zu seiner Zeit, hatte man noch unveranderlich geglaubt, dass Arten sind, eine absolute besitzen und Konstanz 80 alt wie sind, Nach Aristoteles Arten beispielsweis spontan aus Schmurz und Schlamm sowie Schweiß oder ACLS. die Natur entstanden. Nachkommen Cuviers Katastrophen theorie besagt, class es Laufe der Erdgeschichte wieder zu proßen katastrophen die Katastrophen wurden vernichtet und anschließend wieder er davon neu erschaffen. Auch aus dass Arten eine Konstanz besitzen. verschiedene Arten sich Dass Faktoren verändern war das NELLE în Lamarcks 1.2 Nach Darwins Evolutionstheorie sind Individuen einer Population untereinander nicht gleich, sondern unterscheiden sich (aufgrund von Mutationen) in ihren. Diese Merkmale Nachkommen werden. Individuen ihre Umwelt durch Sa überleben gut können. eine und die immer kam. Durch Lebeweeen an Sind nicht Lebewesen Natürliche Selektion) Sie sich deshalb auch häufiger fortpflanzen und inre Erbanlagen eun die Nachkommen weitergeben. Im laufe der Zeit führt Schrittweise immer bessere Angepasstheit zu einem Artwandel. durchsetzen. Abstammungstheorie. können weitergegeben die Das bedeutet dass besten an Merkmalen an die besser angepasst häufiger als angepasste T die sich die Umwelt angepassten Lebewesen mit vorteilhaften Merkmals aus pragungen. gut unvorteil gegen weniger mit Merkmalen Die Evolutions theorien und Lamarck weisen angepassten Lebewesen ilhaften. am von Darwin sowohl Ähnlichkeiten als auch Unterschiede auf Beicle Wissenschaftler entwicklen Theorien zur Evolution davon gehen aus 1. dass Arten veranderlich sind. Bei beiden Spielen die Umwelt Verhältnisse, in denen sich die Tiere befinden, eine wichtige Rolle. und Jedoch Lamarcks theorie besagt, dass sich alle Individuen einer Art durch Veränderungen in ihrer Umwelt verändern, während nach Darwin, Individuen Schon von an unterscheiden und einer Art Anfang * und Drang zur Vollkommen heit 1 untereinander nicht gleich sind. Nach Veränderungen Darwin Spielen nicht im Gebrauch oder Nicht gebrauch Organen eine Rolle RR Treibende krofr Selektion. Demnach 17 besten am Umwelt angepassten Individuer vorteilhaften the fittest) Organen die Außerdem, während Theore Organis men den Gebrauch oder verändern ist Lebewesen Evolutions theorie eher passiv. Merkmalen ( Survival of sondern die Natürliche die üboleben nur die an ihre mit stehende die nach Augen unvorteilhafen nach Lamarcks sich aktiv durch. von Nichtgebrauch verandern sich Darwins aktiv, sonder 1.3 Säugetiere wie die maus besitzen weit auseinander stehende Augen, die ihnen ein Rundumblick" ermöglichen, wodurch sie herannabende Beutegreifen erkennen und sich schützen können. Nach Lamarck Theore wurde man sagen, dass die Tiere von den Augen viel Gebrauch gemacht haben, wodurch sie stärker und kräftiger geworden sind. Nach Darwins Theorie ist jedoch davon auszugehen, dass es immer Tiere mit weit auseinander Da diese Tiere bessere Angepasstheit aufwiesen, sich vor Feinden schützen. stehende Augen gab *? eine konnten nicht hatten, die und einen selektionsvorteil haben sie sich im Laufe der Zeit gegen nicht so gut angepassten Here vielleicht wie den Gepard nahezu parallel zueinander ausgerichtete Augen aufwiesen durchgesetzt. Im Laufe Arten entstanden, neue der Zeit sind die nur weit auseinander. besitzen und nicht Parallel zueinander ausgerichtete Augen. *²da Inclividuen innerhalb einer Population sich unterscheid, Schnabeltier 2.1 Das Schnabeltier lebt sowohl im Wasser als Land. DaS an auch Tier ernährt Sich von Weichtieren. Würmern und kleinen Insekten, die er im Wasser und am Ufer findet. Das Schnabeltier 851- 50 cm. Lang Seun Körper Pst stromlinienförmig brauenen Fell gebaut und bedeckt. Er Hornschnabel einen breiten von einer ledrigen viele von besitzt der + Haut überzogen ist- und Tast sinneszellen. außerdem einen Schwanz, der abgeflacht ist dient. Schnabeltiere Tunneln, in denen die enthält. Er besitzt und legen. die Jungtiere von (→) zum graben Weibchen Eier werden Muttermilch ernährt. Antrieb am ujer Nest bauen dem Schüpfen Nach und ihre Das Schnabeltier hat sich an Umwelt angepasst. Da er Wasser lebt den Finger- und Schwimmhaute. die bel schwimmen. T hilfreich sind. Der Körper est- Stromlinienförmig aufgebaut, was auch bei Schwimmen Wasser von im breite Vorteil ist. hat er Der hilft beim Graben und ledrige Hawt, die viele Tastsinneszellen enthält ebenfalls vorteilhaft. zwischen Zehengliedern + seine auch im Hornschnabe die est R R Sa 31. 08. 2023 Biologie Kein Saugetier mermal A₂ 1 das Schnabeltier Reptilientypische als auch DNA- Sequenzen Mosaik form er als kann DNA- Sequenzen werden. zwei zwischen da je mehr die des to abereinstimmen, Arten miteinander 2.2 Dadurch dass Sowohl Saugertier typische besitzt angesehen lassen Arten untersuchen, DNA sequenzen. näher sind die verwandt Verwandtschaft weist Obwohl das Schnabeltier DNA- Sequenzen besitzt typisch sind Merkmale klassifizieren. Gruppe nur eine wodurch bei einer auf die Reptilien er auch ihn als Säugetier lassen. Er gehört zur eler Kloakentieren, da er einzige Körperöffnung besitzt kot Harn, die Spermien - mehr die Zellen des Männchens. bew. die Efer des weibchens ausgeschieden werden.. besitzen wie alle Die Saugetiere ein sekundāres Kiefergelenk Die Gehörknöchelchen des Innen ohres haber. elen Fischen primären Schnabeltiere aus sich wie bei den Knochen Kiefergelenkes entwickelt. Ein Unterschied zu Saugetieren. jedloch, dass das Innenohr den anderen Säugetieren von knöchernen Hülle umgeben Später zurückgebilder ist. Es Lassen sich außerdem Homologien der clas Kriterium erkennen, da kontinuität erfüllt ist. Im Schnabel. des Schnabeltieres finden sich keine Zähne, embryonal zwar Zahnanlagen jedoch sind nachweisbar die haben. sich Arten besitzen Da Schnabeltiere Merkmale (Säugetiere und können sie Mosaik form angesehen. ist nicht wie Zwefer Reprilien) des also als werden. da sie 2.3 Mosaikformen sind sehr wichtig. Evolution forschung für die Merkmale Zweier Gruppen besitzen ein Beleg far die und Verwandtschaft zwischen sind. ist, dass soclass davon auszugehen sich nicht nebeneinander. sondern Wasser leben auseinander entwicket und irgendwann die Entwicklungslinien getrennt haben. Das Schnabeltfer est in den Stammbaum det Wirbeltiere zuzuordnen, Arten zwei Arten. Chronogramme nach Amphibien da sowohl als auch an und almen kann. da das 3.4 Aminosauresequenzvergleich kann bei der Ermittelung Verwandtschaftsbeziehungen gemacht mehr von werden. Je der beiden Arten sequenzen übereinstimmen, desto mehr die Basen sequenzen überein, da die Translation Aminosäuren Land im die Aminosäure- stimmen der ONA Basentripletts bei der Sequenz bestimmen. von Je mehr die DNA- Basen sequenzen Stimmen cesto enger sind überein- die Arten mitein ander verwandt , da es Seit der Trennung von Entwicklungslinien nicht viel vergangen ist viele es und Mutationen. oder Rekombinationen. gegeben hat. Das Protein Cytochrom C" wird bevorzugt für die Klärung von Verwandtschaftsbeziehungen Protein eingesetzt, bei (fast) allen Zeit nicht 12 Punite Lebewesen vorkommt und sehr ähnlich aufgebaut ist. Je Unterschiede vorkommen, desto Entwicklungs linien getrennt. Die Gene durch Rekombinationen, Mutationen. und andere Epigenetischen Faktoren verändert. ge Gruppe Die 3.2 Der Vorfahre von B A sind aus einem gemeinsamen Vorfahren hervorgegangen. Die Schwester gruppe B und C und D einem durch Vier D Vorfahr von ebenfalls von gemeinsamen Vorfahren hervorgegangen. Die Gruppe Cund sind am engsten mit verwand da ihre einander Entwicklungslinien die als mehr in der Aminosäuresequent früher haben D der die haben A Hawaii-Inseln zu vom Entstehung gemeinsamen Distanz die Insel, weisen viele der Arten sich haben Sich und B viel Die Annahme, dass die Beginn jeweiligen Vorfahren dennoch gut plus und Grup der gemeinsc sind später größte dir Schwestergruppen Al B, C und Kleidervögel besiedel- könnte stimmen. Dies ist damit zu erklären, dass wurden die Schwester gruppen miteinander cùng D eng verwandt sind. Der beide gemeinsame Vorjahre hat Inseln Besiedelt Durch Umweltfaktoren, Mutation etc. slud jedoch Nachfahren Sowohl anders. als auch Vorfahren Schwestergruppe der anderen Gemeinsamkeiten die zwischen festzustellen. vier threr auch any letzen als