Alternativer Bildtext:

selbst Nachkommen zu zeugen wirkt sich auf individuelle Gesamtfitness aus) → nur begrenzte Anzahl an Gameten • Männchen: Suchen nach weiteren Paarungsgelegenheiten und maximieren so ihre Gesamtfitness → zeigen höhere Variation im Fortpflanzungserfolg als Weibchen • Mit jedem zusätzlichen Paarungspartner steigt Fortpflanzungserfolg der Männchen, nicht aber der Weibchen Anzahl der Nachkommen 90- 60- o Anisogamie: Befruchtungsvorgang mit sich ungleich verhaltenden männlichen und weiblichen Keimzellen → Eizellen sind wesentlich größer und energiereicher als Spermien. (Schon in der Zygote hat das Weibchen mehr investiert als das Männchen) 012 III 01 Anzahl der Paarungspartner Synthetische Evolutionstheorie (Grundlagen der evolutiver Veränderungen) Genetische Variabilität (Veränderung des Genpools) durch folgende Evolutionsfaktoren: Mutation (Erhöhung der gen. Vielfalt einer Population) • Neue Allele entstehen • In Körperzellen öfter als in Keimzellen Wenn in Keimzellen, dann wird Mutation an Nachkommen weitergegeben • Mutation in Populationen mit kurzer Generationszeit haben schnelle genetische Variationsbreite (schnelle Bildung von neuen Resistenzen) Modifikation ● Durch Umweltfaktoren hervorgerufene Veränderung des Phänotyps Werden nicht weitervererbt! Beeinflussen nur die aktuelle Variabilität einer Population Rekombination (Erhöhung der gen. Vielfalt einer Population) • Neukombination der Gene bei Meiose und Befruchtung - Crossing-Over -Zufall welche Spermienzelle welche Eizelle befruchtet • Neue Allelkombinationen Fortpflanzung als Motor der Evolution Selektion (Auswahl der am besten angepassten Individuen) → nicht zufällig, wie Mutation/Rekombination • Natürliche Selektion: Auslese von Lebewesen, die sich in Überlebenschance & Fortpflanzungserfolg unterscheiden • Selektionsdruck: Umweltbedingungen, die zu Stress führen • Selektionsvorteil: Gut angepasste Individuen • Fitness: Maß für durch Gene bestimmte Anpassung an Umweltbedingungen → kann man an Anzahl und an Fortpflanzungserfolg der Nachkommen messen Bedingungen, damit Selektion herrschen kann: 1) Variable Erscheinungsformen innerhalb einer Art (durch Mutation/Rekombination) 2) Wirkung des Selektionsdrucks auf einen Teil 3) Selektionsvorteil -> erhöhte Fitness -> Anteil der Individuen mit entsprechenden Genen steigt 4) Selektionstyp bestimmen Selektionstypen: transformierende/gerichtete hell Selektion dunkel Selektionsfaktoren: Stabilisierende Selektion A disruptive Selektion M dunkel hell dunkel Abiotische (unbelebt): Wind, Temperatur, Feuchtigkeit, Belichtung Biotische (belebt): Mensch, Konkurrenz (Nahrung/Habitat), Parasiten, Feinde, Räuber, Katastrophen (wenn sich dadurch Umwelt dauerhaft verändert) Gendrift und Migration (zufällige, ungerichtete Veränderung von Allelfrequenzen, neutrale Selektion) → Verringerung der genetischen Variabilität → Verschwinden vorteilhafter Allele möglich Flaschenhalseffekt: alte Populations- zusammensetzung →Dezimierung ● 008 Restpopulation Äußere Einflüsse (Katastrophen) verkleinern stark Population Restpopulation hat zufällige Allelzusammensetzung • Kleinere Populationen stärker betroffen, da genetische Variabilität geringer Gründereffekt: neue Populations- zusammensetzung neue Population prüngliches Vertretungsgebiet ees verme Ursprungspopulation Besiedeln einzelne Individuen einer Stammpopulation zufällig einen neuen Lebensraum, so repräsentieren sie nur einen kleinen Teil des ursprünglichen Genpools. Wirkung ähnelt dem Flaschenhalseffekt nur dass die ursprüngliche Population nicht vernichtet wird. Isolation (Verhinderung von Genfluss zwischen (Teil-) Populationen) Isolationsmechanismen Präzygotische Barrieren: • Zeitliche Isolation: Paarung/Blüte erfolgt zu verschiedenen Jahres-/Tageszeiten Geografische I.: treffen nicht aufeinander Ökologische I.: verschiedene Ressourcennutzung Verhaltens-/Ethologische I.: keine sexuelle Anziehung • Gametische I.: weiblichen und männlichen Gameten passen nicht zueinander ● ● • Mechanische I.: Geschlechtsorgane passen nicht zueinander Postzygotische Barrieren • Bastardsterilität: Hybride sind unfruchtbar • Bastardsterblichkeit: Hybridzygoten entwickeln sich nicht oder erreichen nicht die Geschlechtsreife • Bastardzusammenbruch: Nachkommen von Hybriden sind nur eingeschränkt lebensfähig oder fruchtbar → Kann zur Entstehung neuer Arten führen Artbildungsmodelle Welche Aspekte müssen erfüllt sein, damit eine neue Art entsteht: 1. Müssen sich morphologisch unterscheiden (morphologischer Artbegriff) 2. Fortpflanzung kann nicht mehr erfolgen/keine fruchtbaren Nachkommen (biologischer Artbegriff) Allopatrische Artbildung Artbildung durch geografische Isolation: unterschiedliche Entwicklung in den getrennten Gebieten 1. Veränderung der Teilpopulationen durch geographische Isolation 2. Artaufspaltung durch Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift + kein Genfluss durch längere Separation 3. Stärker werdende phänotypische Veränderungen → Isolationsmechanismen Existenz einer Urart Trennung in Teilpopulationen geografische Isolation Auseinander- entwicklung in verschiedenen Biotopen neue Arten Wiederbegegnung Trennung des Genpools bleibt bestehen Reproduktive Isolation Mutation A. Teilpopulation A Rasse A Art A 。°o Genpool ODD Genfluss eingeschränkt ➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖➖ Mutahon/Reliambination, Seleccion Gendhift kein Genfluss kein Genfluss Genfluss B keine fruchtbaren Nachkommen, kein Genfluss möglich Isolationsmechanismen wirken DO D Mutation B Teilpopulation B Rasse B Art B Sympatrische Artbildung (dauert länger als allopatrische) Art entwickelt sich im Gebiet der Ursprungsart: 1. Durch Polyploidisierung: Mutation verhindert Austausch von Genen (sofort reproduktive Isolation) → Tiere und Menschen sind hierdurch nicht fortpflanzungsfähig und leben nicht lange, Pflanzen schon 2. Neue Art, obwohl Genfluss noch möglich, durch Veränderung der Lebens- und Verhaltensweisen → Ausgelöst durch Mutationen Ökologische Spezialisierung (Entziehung der Konkurrenz) z.B. Nistplatz auf dem Boden, statt auf Bäumen Ethologische I.: Veränderung der Partnerwahl/anderes Paarungsverhalten → Abgrenzung → Innerhalb der Population entsteht eine Teilpopulation O DO 0 Genfluss O 0 Polyploidisierung Mutation/Rekombination A 0 Entstehung von Arten Art A O A D A Art B Veränderung der Lebens- und Verhaltensweisen Parapatrische Artbildung (etwas schneller als sympatrische) Artbildung, bei der Populationen geografisch aneinandergrenzende Habitate besiedeln: 1. Veränderung des Lebensraums/Mutation 2. Teilpopulation ändert ihre ökologische Nische und präferiert einen bestimmten Bereich z. B. See (Ufer, flaches Wasser, tiefes Gewässer) 3. Kontaktmöglichkeit ist aber noch vorhanden → Genfluss noch möglich 4. Isolationsmechanismen beginnen zu wirken 5. Merkmalsausprägungen verstärken sich und ökologische Nischen bilden sich weiter aus (Unterschiede in Lebensweise & Morphologie werden immer größer) 6. Bastarde in ersten Generationen noch möglich, aber Individuen mit gleichen Merkmalen paaren sich bevorzugt 7. Bastarde verschwinden aus der Population 0 O O 0 Genfluss 0 Р 00 O Umweltveränderungen →Selektionsdruch 04 Bastarde Möglich "bestimmter Bereich wird prüferient Adaptive Radiation Auffächerung einer Stammart in viele neue Arten, die unterschiedliche ökologische Nischen besetzen. Voraussetzung: Zahlreiche freie ökologische Nischen müssen zur Verfügung stehen → Art besiedelt bisher nicht von möglichen Konkurrenten bewohnte Inseln (oder andere Lebensräume) Beispiel: Darwin-Finken auf Galapagos m ● = Bsp.: Phenylketonurie (rezessiv) 24.11 Ein Modell für eine adaptive Radiation auf Inselketten. Wiederholung Ökologische Nische: Gesamtheit der biotischen und abiotischen Umweltfaktoren, die den Individuen einer Art das Überleben in ihrem Lebensraum ermöglichen. / Gesamtheit der Ansprüche einer Art an ihre Umwelt. - Umfasst alle Einflüsse, die auf eine Art einwirken und auf die sie reagieren muss. Populationsgenetik 1 von 10000 Kindern ist erkrankt, das Allel ist rezessiv (a). Hardy-Weinberg-Gesetz Berechneten die Veränderung der Allelhäufigkeit in Populationen. Sie gingen von einer „idealen" Population aus, in der folgende Bedingungen herrschen: Sehr große Population, alle Individuen können sich beliebig paaren, keine Mutationen, keine Migration, keine Selektion In einer Idealpopulation bleiben die Allelhäufigkeit und die Genotypenhäufigkeit eines Genpools konstant (bzw. keine Evolution, weil Evolution als Veränderung des Genpools verstanden wird.) Bsp.: Lactoseintoleranz (rezessiv) p+q=1 1 - 10.000 2 qª 9 = 0,01 15 P+ 0,01=1 1-0,01 P=0,99 p²+2pq+q² =1 (0,99) (2.0,39-0,01) + 1. Gründerpopulation einer Stammart wird auf Insel des Galapagos-Archipels verschlagen (durch passiven Transport bzw. Wind) Starkes Populationswachstum, da gutes Ressourcenangebot, keine Konkurrenz und keine Fressfeinde 10.000 2. Zunehmende innerartliche Konkurrenz um begrenzte Ressourcen → Selektionsdruck begünstigt Individuen, die aufgrund veränderter Merkmale z.B. neue Nahrungsquelle nutzen können AA Aa aa 0,98 0,0196 + 0,0001 ↓ ↓ ↓ 2% 98%. 0,01% → ausweichen auf unbesetzte ökologische Nische 3. Separation von Teilpopulationen durch zufällige Besiedlung weiterer Inseln → Entwicklung in unterschiedliche Richtungen durch Gendrift, anderen Selektionsdruck, unterschiedliche Mutationen/Rekombinationen → zwei Verschiedene Arten entstanden (B und C) 4. Entstehung von 14 reproduktiv isolierten Finkenarten, die unterschiedliche ökologische Nischen besetzen Ostasien 90%, Mittelmeerraum 30%, Nordeuropa 15% Wie viele heterozygote Träger sind in einer idealen Population zu erwarten? Ostasien: 90%. 9²=0,9 15 920,95 p+ 0,95 = 1 1-0,95 p= 0,05 P+ 0,55= 1 1-0,55 p=0,45 (0,05)²+ (2.0,05-0,95) + 0,9 = 1 (0,45) ²+ (2-0,45-0,55) + 0,3 = 1 (0,61) ² + (2·0, 61·0, 39 ) + 0,15 = 1 Mittelmeerraum 30%. Nordeuropa: 15% 9²=0,3 15 9=0,55 9²= 0,15 15 9=0,39 aa AA Aa 0,0025 +0,095 + 0,9 ↓ ↓ ↓ 0,02% 9,5% 90% AA 0,20 ↓ 20% p+ 0,39 = 1 1-0,39 p-0,61 aa Aq 0,495 +0,3 ↓ 49,5% 30% aa AA Аа 0,37 21 +0,476 +0,15 ↓ ↓ ↓ 37,2% 47,6% 151. George de Cuvier (1769-1832) Katastrophentheorie Kreationismus Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829) Deszendenztheorie Charles Darwin (1809-1882) Selektionstheorie Evolutionstheorien Bei der Erforschung geologischer Schichten fand er Fossilien, die in den verschiedenen Gesteinsschichten deutlich voneinander getrennt lagen. Er nahm an, dass die Tiere jeder Gesteinsschicht durch immer wiederkehrende Naturkatastrophen umgekommen sein mussten. Falsche Annahme der Artkonstanz und Ablehnung jeglicher Form von Entwicklung Heutige Sicht: Katastrophenereignis führt zum Artensterben Neue Arten wandern ein und verändern das Artbild Gendrift Schrittweise (über viele Generationen hinweg) aktive Anpassung der Arten an ihre Umwelt durch Vererbung erworbener Eigenschaften → Artwandel, Artneubildung Grundlagen: • Vervollkommungstrieb: Innerer Drang der Lebewesen, sich entsprechend den Erfordernissen der Umwelt zu ändern/anzupassen • Gebrauch und Nichtgebrauch von Organen: Ständiger Gebrauch verstärkt Organe, Nichtgebrauch führt zu Rückbildung Vererbung der erworbenen Eigenschaften: ● Gehen davon aus, dass die biblische Schöpfungsgeschichte die Ursache für viele verschiedene Arten sei. Lehnen eine Evolution der Lebewesen ab ● Schrittweise (über viele Generationen hinweg) passive Anpassung der Arten an ihre Umwelt durch Wirken der Selektion → Artwandel, Artneubildung Grundlagen: Durch Gebrauch/Nichtgebrauch veränderte Merkmale werden an die Nachkommen vererbt ● Überproduktion von Nachkommen In der Regel trotzdem Konstanz in Individuenanzahl einer Art in einem Gebiet Variabilität Variabilität der Ausprägung der Merkmale von Individuen einer Art (heute: aufgrund von Mutation/Rekombination) • Vererbung Unterschiedliche Ausprägungen der Merkmale zum großen Teil vererbbar. Daraus abgeleitet: Struggle for life" Individuen einer Art stehen in Konkurrenz um vorhandene Ressourcen • ,,Survival oft he fittest" → Natürliche Selektion Individuen mit bestimmten Merkmalsausprägungen sind besser an herrschende Umweltbedingungen angepasst als Artgenossen und überleben häufiger und haben mehr Nachkommen → Vorteilhafte Merkmale setzen sich im Verlauf vieler Generationen in der Art durch Heutige Sicht: Selektionstheorie kommt der heutigen synthetischen Evolutionstheorie am nähesten. Zufallsvariante wurde aber nicht berücksichtigt (Gendrift)