Dieses Video ist als Grundlagenvideo zur Evolution zu verstehen. Es dient sowohl zur Einführung in das Thema als auch zur Zusammenfassung des abiturrelevanten Halbjahres in Biologie. Zwar werden alle relevanten Inhalte wie zum Beispiel die Evolutionstheorien, Evolutionsmechanismen, Ergebnisse von Evolution thematisiert, für eine vertiefende Auseinandersetzung wird allerdings vor allem aus zeitlichen Gründen Gründen auf weitere Videos verwiesen, die ich bereits zu den Einzelthemen gemacht habe. Die Welt der Organismen unterliegt einem stetigen Wandel. Viele Veränderungen lassen sich in geologischen Zeiträumen von mehreren Millionen Jahren nachvollziehen anhand von Fossilbelegen.
Manche evolutionäre Veränderungen erfolgen jedoch im Zeitraffer, wie auch die Corona-Pandemie zeigt. In Echtzeit erleben wir, wie Coronaviren ständig und rasch mutieren und neue Varianten hervorbringen. Und Mutationen. also dass sich das Erbgut verändert, sind ein Antriebsfaktor für Evolution. Man sagt in diesem Zusammenhang, die Coronaviren evolvieren.
Auch die Grippeviren mutieren so schnell, dass Grippeimpfstoffe jedes Jahr neu entwickelt werden müssen. Impfstoffe des vergangenen Jahres sind nicht mehr wirksam gegen den Grippestamm des aktuellen Jahres. Das sind nur zwei Beispiele für Belege evolutionärer Veränderungen, die Biologen in einem so großen Umfang zusammengetragen haben, dass wir mittlerweile von der Evolutionstheorie sprechen.
wenn es um das Verständnis und die Anwendung evolutionärer Veränderungen geht. Im Gegensatz zu einer Hypothese oder gar einer Vermutung wird der Begriff Theorie im naturwissenschaftlichen Sprachgebrauch nur dann verwendet, wenn so umfassende Belege für das jeweilige Phänomen existieren, dass es allgemeingültig anerkannt ist. Evolution ist eine Tatsache, die stattfindet und die stattgefunden hat und muss dadurch trotzdem nicht andere religiöse Vorstellungen über die Entstehung der Erde und des Menschen ausschließen. Auch der Glaube an die Schöpfungsgeschichte hat seine Berechtigung.
Nur kann das religiöse Verständnis über die Entstehung des Lebens nicht mit dem folgenden naturwissenschaftlichen Verständnis erklärt werden. Unter Evolution versteht man also die stammesgeschichtliche Veränderung des Erbguts über Generationen hinweg. Wenn sich die genetische Struktur einer Population verändert, dann ändert sich genau genommen die Häufigkeit von Genvarianten, die man auch als Allele bezeichnet.
Ihr wisst, dass ein Gen ein ganz bestimmter Abschnitt auf der DNA ist, der die Information für die Synthese eines Proteins enthält. Und dieses kann für Merkmalsausprägungen wie zum Beispiel die Blütenfarbe verantwortlich sein. Und solche Merkmalsausprägungen können in unterschiedlichen Varianten vorkommen, die man als Allele bezeichnet.
Beispielsweise kann es ein Allel für die Ausprägung violetter Blüten und ein Allel für die Ausprägung weißer Blüten geben. Wenn in einer Population über Generationen hinweg die Häufigkeit der violetten Blütenfarbe in einer Population zunimmt, dann findet Evolution statt. Evolution lässt sich durch die Veränderung der Allelfrequenzen in Populationen im Laufe der Zeit berechnen.
Es war der englische Biologe und Naturforscher Charles Darwin, der im 19. Jahrhundert die Evolutionstheorie, wie wir sie heute kennen, entwickelte. Insgesamt fünf Jahre lang war Darwin auf einer weltweiten Expedition in der er unzählige Tier-und Pflanzenarten untersuchte und anhand seiner vielen Beobachtungen postulierte, dass Arten nicht unveränderlich sind und im Laufe der Zeit einem Wandel unterliegen. Mit dieser Hypothese war Darwin nicht allein. Auch andere sprachen sich bereits dafür aus, dass es eine Evolution gäbe. Deutlich revolutionärer war seine zweite Hypothese, nämlich dass verschiedene Arten auf einen gemeinsamen Vorfang zurückgehen und sich diese im Laufe der Zeit aus diesem entwickelten.
Für beide Hypothesen fehlten jedoch Erklärungsansätze. Die Erklärung dafür, dass Individuen bzw. Arten einen evolutionären Wandel unterliegen, lieferte er mit seiner dritten Hypothese zur natürlichen Selektion. Demnach weisen manche Individuen eine höhere Überlebens-und Vorpflanzungschance auf, als andere aufgrund von Variationen im Phänotyp, im äußeren Erscheinungsbild.
Die höheren Überlebenschancen einiger Individuen begründet Darwin mit dem Satz Survival of the fittest, das Überleben des am besten Angepassten. Das Beispiel der Entstehung von Giraffen, wie wir sie heute kennen, wurde von Darwin für seine Theorie herangezogen und dürfte wohl der Schulbuchklassiker schlechthin sein. Giraffen mit längeren Hälsen kommen besser an die Blätter der Bäume dran zum Fressen als Giraffen mit kleineren Hälsen.
Sie sind besser an die Umwelt angepasst und haben dadurch einen Selektionsvorteil. Unter solchen Bedingungen nimmt die Häufigkeit einer vorteilhaften Erbanlage, wie in diesem Beispiel ein langer Hals, in der Population von Generation zu Generation zu. Mit anderen Worten ausgedrückt, die genetische Struktur einer Population verändert sich im Laufe der Zeit. Neben Charles Darwin gibt es einen weiteren Forscher, der sich der Frage nach den Mechanismen der Evolution widmete und ebenfalls die Giraffenentwicklung zu seinem Erklärungsansatz heranzog. Jean-Baptiste Lamarck.
Lamarck ging davon aus, dass Evolution das Ergebnis eines aktiven Prozesses ist, bei dem der Gebrauch von Organen diese Struktur... stärker ausprägt und Organe, die nicht oder nur wenig beansprucht werden, sich zurückbilden. Ihm zufolge sind die Giraffen zu ihrem langen Hals gekommen, weil sie infolge von Nahrungsknappheit am Boden den Hals strecken mussten, um die Blätter von den Bäumen zu erreichen.
Als physiologische Reaktion des Körpers auf das verstärkte Strecken des Halses wird dieser ein wenig länger. Und dieses erworbene Merkmal, dass der Hals ein kleines bisschen länger ist, wird vererbt. sodass sich der lange Hals über Generationen hinweg entwickeln konnte. Die Vererbung erworbener Eigenschaften kann durch Erkenntnisse der modernen Genetik nicht gestützt und sogar ausgeschlossen werden. Und trotzdem spielt Lamarcks Theorie aus wissenschaftlicher Sicht eine wichtige Rolle.
Darwins Annahmen bilden bis heute die Grundlage für das Verständnis evolutionärer Prozesse und werden durch Erkenntnisse aus vielen weiteren Wissenschaftsbereichen heute als synthetische Evolutionstheorie zusammengefasst. Natürliche Selektion ist der wichtigste Evolutionsmechanismus, der zu einer Veränderung der genetischen Struktur einer Population führt. Aber wie muss eigentlich ein Merkmal ausgeprägt sein, damit es den Fortpflanzungserfolg eines Individuums begünstigt und natürliche Selektion einwirkt? Nicht selten begünstigt die besondere Ausprägung eines Merkmals den Fortpflanzungserfolg eines Individuums. Wie das Beispiel der Giraffe belegt, weil sich ein langer Hals als vorteilhaft erweist, um an Nahrung zu gelangen.
Auch die langen Hörner der Rinderrasse Texanisches Longhorn werden als Merkmal begünstigt, weil sich lange Hörner als vorteilhaft erweisen, um sich vor Angriffen von Fressfeinden zu schützen. Entsprechend weisen Individuen mit langen Hörnern eine höhere Fortpflanzungschance, eine höhere biologische Fitness, auf als solche Organismen mit kürzeren Hörnern. Sollten Individuen mit einer extremen Merkmalsausprägung die höchste biologische Fitness aufweisen, dann kommt es zu einem Evolutionstrend hin zu diesem Extrem.
Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer gerichteten Selektion. Dieses Merkmal, zum Beispiel langer Hals, setzt sich von Generation zu Generation immer mehr in einer Population durch und dominiert das phänotypische Erscheinungsbild. Eine gerichtete Selektion in engen Wechselbeziehungen zwischen Arten kann zu einem Prozess führen, den man als Co-Evolution bezeichnet.
Ein Beispiel. Die Fähigkeit zur Echo-Ortung erlaubt es Fledermäusen, auch in kompletter Dunkelheit fliegende Insekten auszumachen und zu erbeuten. Als Reaktion darauf haben viele Gruppen nachtaktiver Fluginsekten, wie zum Beispiel Nachtfalter, die Fähigkeit entwickelt, die Ultraschalllaute von Fledermäusen wahrzunehmen, um zu vermeiden, von ihnen erbeutet zu werden. Ein Beispiel. Nachtfalter, denen es am besten gelingt, die Fledermäuse zu hören und zu meiden, haben einen Selektionsvorteil gegenüber ihren Artgenossen und üben gleichzeitig einen Selektionsdruck auf die Fledermäuse aus, die im Laufe der Evolution wiederum immer effizientere Fähigkeiten zum Insektenfang entwickelten.
Dieses Wechselspiel von Nachtfalter und Fledermaus ist ein Beispiel für ein sogenanntes ko-evolutionäres Wettrüsten bzw. Ko-Evolution. Und auch das Wechselspiel zwischen Grippe bzw. Coronaviren und Impfstoffen ist ein Beispiel dafür. In der Natur existieren eine Vielzahl von Beispielen, die beweisen, dass natürliche Selektion auch anders wirksam sein kann.
Zum Beispiel, indem durchschnittlich ausgeprägte Merkmale einen Selektionsvorteil haben gegenüber einer extremen Ausprägung des Merkmals. Hier spricht man von einer stabilisierenden Selektion. Ein Beispiel für die stabilisierende Selektion ist das menschliche Geburtsgewicht.
Trotz enormer medizinischer Fortschritte weisen Babys, die entweder schwerer oder leichter als das Durchschnitts-Babygewicht sind, eine deutlich erhöhte Sterberate auf. Bei der stabilisierenden Selektion weisen eher dem Durchschnitt entsprechende Individuen die größte biologische Fitness auf. Die Folge ist, dass sich über Generationen hinweg die Variabilität verringert, weil extreme Abweichungen vom Durchschnitt nicht begünstigt werden infolge der geringeren biologischen Fitness. Selektion kann aber auch disruptiv, aufspaltend wirksam sein. Dann nämlich, wenn Individuen beider Extreme eines phänotypischen Merkmals eine hohe biologische Fitness besitzen.
Sie tragen mehr Nachkommen zur nächsten Generation bei als solche, die eher dem Durchschnitt entsprechen, wodurch sich die Variabilität in der Population erhöht. Mehr dazu in dem entsprechenden Video.