Evolutionstheorie - member

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3.Die biologische Evolution / Evolutionstheorie:
3.1. Bemerkungen zur Wissenschaftstheorie
Wie kann man einen Vorgang beschreiben („erraten“), den man selbst nicht beobachtet
hat, oder der lange bevor es überhaupt Menschen gab, stattgefunden hat ?
Wir sind auf Spuren angewiesen, die wir deuten müssen. Je mehr wir über diese Spuren
herausfinden, wie sie sich uns im Heute zeigen, desto besser können wir versuchen,
vergangenes rekonstruieren. Das geht sogar soweit, das Sozialverhalten von Dinosauriern
zu rekonstruieren, indem die Todesursachen, der Mageninhalt, etc. an den fossilen
Funden untersucht wird. Für die Altersbestimmung von Fossilien gibt es sehr verlässliche
Methoden, die zum Teil den radioaktiven Zerfall von langlebigen Radionukliden messen
um auf die Entstehungszeit der fossilen Rückstände schließen zu können.
(Radiokarbonbestimmung beim Eismann aus den Ötztaler Alpen – „Ötzi“)
Wie in jedem Wissenschaftszweig bleib auch in der Biologie die
Frage nach der Wahrhaftigkeit unserer Vermutungen offen. Jede
wissenschaftliche Untersuchung hat ja nur dann einen Sinn, wenn sie
zumindest einen Ausschnitt der Wirklichkeit beschreibt.
Sir Karl Popper schreibt zu Beginn seiner „Logik der Forschung“ über
das Grundproblem der Erkenntnislogik:
„Die Tätigkeit des wissenschaftlichen Forschers besteht darin, Sätze
oder Systeme von Sätzen aufzustellen und systematisch zu
überprüfen.“
Sir Karl Popper 1902-94
Vereinfacht ausgedrückt geht er in den daran anknüpfenden Aussagen sogar so weit, von
Forschern zu fordern, dass sie ihre Arbeit der Suche nach einem Experiment widmen, das
eine ursprüngliche Hypothese widerlegen kann (um sie zu falsifizieren).
„Zu jeder Zeit der empirischen Wissenschaften waren es Hypothesen und
Theoriensysteme, die aufgestellt und an der Erfahrung durch Beobachtung und
Experiment überprüft wurden. Die Aufgabe der Forschungs- oder Erkenntnislogik besteht
darin, dieses Verfahren, die empirisch / wissenschaftliche Forschungsmethode, einer
logischen Analyse zu unterziehen.“
Vermutlich kann eine Kritik der naturwissenschaftlichen Forschung nur von der
Philosophie bewältigt werden, da bei einer Prüfung durch Naturwissenschaftler selbst die
nötige Objektivität nicht erreicht werden kann, vor allem wenn es um die Anwendung
wissenschaftlicher Erkenntnisse geht, („Betriebsblindheit“, z.B. Gendiagnostik,
Nukleartechnologie).
Nach Ansicht der Popper´schen Philosophie gibt es vor allem das Problem der Induktion:
„Die empirischen Wissenschaften können nach einer weitverbreiteten, von mir aber nicht
geteilten Auffassung durch die sogenannte induktive Methode charakterisiert werden.“
(Man bezeichnet als induktiven Schluss den Schluss von besonderen auf allgemeine
Sätze, Hypothesen oder Theorien)
„Es gibt aber keine logische Berechtigung um von besonderen Sätzen, und seien es noch
so viele, auf allgemeine Sätzen zu schließen – die Beobachtung noch so vieler weißer
Schwäne berechtigt nicht zur Aussage alle dass alle Schwäne wären weiß wären“.

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Es stellt sich daher immer die Frage nach der Gültigkeit von Erfahrungssätzen (siehe
Einstein, dessen Theorien die Newton´sche Mechanik zwar nicht widerlegten, aber
deutlich ihrer Grenzen aufzeigten, wobei die Beweise dazu erst viele Jahre später erbracht
werden konnten!).
Was zusätzlich die Induktion zu einer problematischen Methode macht sind die damit
verbunden psychologische Faktoren (siehe oben), die Erfahrungsgrundlage, die Frage der
Abgrenzung und die wissenschaftliche Objektivität (siehe auch Monod, „Zufall und
Notwendigkeit“).
Eine der wichtigsten praktisch anwendbaren Aussagen Sir Karl Poppers, die einen
möglichen Ausweg aus dem Induktionsproblem zeigte, war:
“... dass es die logische Form einer Theorie ermöglichen muss, sie zu widerlegen.“
Demnach wäre die Aussage: „hier wird es morgen regnen oder nicht regnen...“
unzulässig, weil im Ergebnis unklar. Im Gegensatz dazu ist jedoch der Satz:
„Hier wird es morgen regnen.“
zulässig, weil diese Behauptung widerlegt werden kann, wenn es am nächsten Tag nicht
regnen sollte, also falsifizierbar ist.
Was wir als Naturgesetze kennen kommt diesem Kriterium schon recht nahe. Bei neueren
wissenschaftlichen Erkenntnissen ist die Unsicherheit aber nach wie vor sehr groß und die
Anzahl der Überprüfungen einer Theorie noch relativ gering. Daher ist ein kritischer
Umgang mit den eigenen Messdaten die Grundlage für professionelles Arbeiten im
naturwissenschaftlichen Umfeld.
„Wie mecht den der sehng, ob i rot sehng kann, wenn i do aa net siech, ob er rot sehng
kann, - und wenn vielleicht i rot sehng kann, aber er net, und er meint i siech´s net weil
er´s aa net siecht, oder weil des was er siecht, gar net amal rot is ? „
(Karl Valentin)
„Wovon man nicht sprechen kann, darüber muss man schweigen“
(Ludwig Wittgenstein, 7. Satz im Tractatus logico philosophicus)
3.2. Theorien zur biologischen Entwicklung nach der chemischen Evolution
Aristoteles (griechischer Arzt, Philosoph und Naturforscher; 389-322
v.Chr.) nahm an, dass Pflanzen jederzeit aus Erde entstünden; Würmer
und Insekten werden aus Tau, faulendem Mist und Schlamm, trockenem
Holz, Schweiß und Fleisch erzeugt.
Noch im 17.Jhdt. vertraten berühmte Gelehrte die Ansicht, dass Mäuse
aus Weizenkleie und der Ausdünstung alter getragener Hemden
entstehen können.
Eine revolutionäre Vorstellung von der Welt, nämlich dass sie selbst und auch die
Lebewesen auf ihr einer ständigen Veränderlichkeit unterworfen sind kam erst im 18.
Jahrhundert auf. Es war auch eine Auseinandersetzung mit kirchlichen Vorstellungen die
jede Evolutionstheorie als Widerspruch zu ihrer Schöpfungsideologie sahen. Dieser
Konflikt zwischen Kirche und Wissenschaft ist bis heute nicht bewältigt.
Am Anfang der Entwicklung von Evolutionstheorien stand der Gedanke, dass
Veränderung über einen langen Zeitraum prinzipiell möglich sind. Evolution (lat. evolvere =
hervorbringen)

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Unser heutiges Weltverständnis geht davon aus, dass das Universum, die Sterne, die
Erde und alle Lebewesen eine lange Vorgeschichte haben, deren Ausgang nicht
bestimmt, und nur im Rahmen der Naturgesetze möglich war. Die gesamte
Evolutionsgeschichte scheint aus heutiger Sicht eine Verkettung langsamer
Veränderungen oder akuter Katastrophen zu sein, die in ihrer Aufeinanderfolge zu unserer
heutigen Welt führten. Mit dem heute ist diese Entwicklung aber keineswegs
abgeschlossen sondern wird weitergehen solange Leben auf der Erde möglich ist
(längstens bis zu dem Zeitpunkt wenn die Sonne sich zum roten Riesen aufblähen wird, in
etwa 4 Mrd Jahren und die Erdbahn ihr zu nahe gekommen sein wird).
Die biologische Evolution handelt von den Anfängen, der Geschichte und den
Wechselbeziehungen lebender Systeme, so wie sie im Licht der inzwischen allgemein
akzeptierten Theorie über den Ursprung des Lebens verstanden werden:
Charles Darwin präsentierte mit der Theorie von der Entstehung der Arten durch natürliche
Selektion eine plausible Erklärung wie es zu der großen Vielfalt von Lebewesen auf der
Erde kommen konnte. Zugleich erklärt diese Theorie auch das auftreten von scheinbar
sinnlosen Spezialisierungen, die oft als Launen der Natur bezeichnet werden. Gründet
hatMechanismen der Evolution sind zwar nicht in allen Details verstanden, aber seit
Darwin die moderne Evolutionstheorie vor mehr als hundert Jahren begründet hat ist sie
zuletzt von von der wissenschaftlichen Genetik modifiziert und weiterentwickelt worden.
Sie gilt heute als eines der wichtigsten Organisationsprinzipien der Biologie. Erkenntnisse
und Phänomene in der Biologie werden heute im Rahmen der Evolutionstheorie diskutiert.
Übungen:
→ Belege für die Darwin´sche Theorie
→ Argumente für verschiedene Schöpfungsmythen ?
liegt der Evolution ein „göttlichen Plan“ zugrunde ? oder ist die Menschheit eine
zufällige Entwicklung, die sich im Rahmen natürlicher Selektion behaupten konnte.
→ Argumente für das Erdalter ?
3.2.1. historische Schritte zur Evolutionstheorie
1749 machte der französische Naturforscher Compte de Buffon den ersten Versuch, das
Alter der Erde zu berechnen, und kam auf wenigstens 70 000 Jahre (bzw. 500000 in
seinen unpublizierten Notizen).
Anlass zu heute noch aktuellen wissenschaftlichen Überlegungen war die Entdeckung von
bestimmten Leitfossilien in Sedimentschichten (z.B. des Pariser Beckens). Das
Phänomen, dass in einer bestimmten Sedimentschicht bestimmte Arten vermehrt
vorkommen, lässt sich weltweit beobachten, wenn auch nicht überall alle Schichtungen im
gleichen Ausmaß zu finden sind. Anhand dieser Schichten lässt sich der Ablauf der
Evolution erkennen, wenn man annimmt dass die tiefst gelegenen Schichten die ältesten
sind.
Mit dem Begriff „Evolution“ verbindet man eine kontinuierliche, meist auch gerichtete
Veränderung. Das Resultat einer biologischen Evolution geht aber nach Darwin viel eher
auf ein Auswahlverfahren innerhalb einer Vielfalt von Organismen zurück, von denen
einige zufällig über günstige Eigenschaften verfügten und sich deshalb erfolgreicher
vermehren konnten. Solche langfristigen „Anpassungen“ sind durch Funde aus
unterschiedlichen Epochen der Erdgeschichte belegbar.

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Carl V. Linné (1707 - 1778):
Der schwedische Arzt u. Botaniker begründet die „Theorie der
Konstanz der Arten" (die später von Lamrack erstmals in Frage gestellt
wird) „Arten haben sich seit Anbeginn des Lebens auf der Welt nicht
geändert, versteinerte Lebewesen (Fossilien) sind Spielereien der
Natur.“
Linné hat besondere Bedeutung weil er 1753 das „Systema
naturae"erstellte, das erste systematische Verzeichnis der Lebewesen:
ca. 8500 Pflanzen- und 4200 Tierarten werden erstmals in einer
binären Nomenklatur erfasst. Diese Nomenklatur vergibt einen
Gattungs-(Genus) und einen Artname (Species) und ist weitgehend heute noch gültig:
Felis leo L. (Löwe), Gentiana lutea L. (Gelber Enzian),
Felis tigris L. (Tiger), Solanum tuberosum L. (Kartoffel),
F. domesticus L. (Hauskatze), Juglans regia L. (Walnuß),
Definition des Artbegriffes (Species):
Species: Gruppe morphologisch (Aussehen) gleicher Individuen, die fruchtbar miteinander
kreuzbar / fortpflanzungsfähig sind und von Individuen anderer Species durch eine
natürliche (genetische) Schranke getrennt sind; die Nachkommen sind wieder Vertreter
dieser Art.
Definition des Gattungsbegriffes (Genus):
Genus: ist lediglich eine systematische Einheit, in der mehrere, morphologisch ähnliche
Arten zusammengefasst sind.
Georges Cuvier (1769 - 1832), war Stuttgarter Zoologe und gilt heute als Begründer der
Paläontologie; er war ein strenger Verfechter der Artkonstanztheorie, hat aber auch
erstmals formuliert, dass am Ende jedes geologischen Zeitalters nahezu das gesamte
Leben durch Umwandlung der Erdoberfläche vernichtet und im folgenden Zeitalter wieder
erneuert und verbessert wird (Begründer der „Katastrophentheorie“)
Jean Baptiste de Monet, Chevalier de Lamarck (1744 - 1829).
Es war der französische Naturforscher und Philosoph Jean Baptiste de
Lamarck, der die erste, in ihrem Konzept widerspruchsfreie
Evolutionstheorie 1809 entwickelte.
Er stellte die Theorie von der Unveränderlichkeit der Arten in Frage
(Philosophie zoologique, 1809). In diesem Werk befasst er sich mit dem
Prozeß der historischen Veränderung in der Natur, mit dem, was für ihn
ein Fortschreiten vom kleinsten sichtbaren Organismus zu den
komplexesten und nahezu vollkommenen Pflanzen und Tieren und schließlich Menschen
war.
Um den Ablauf der Evolution im einzelnen zu erklären, benutzte Lamarck vier Prinzipien:
a) ein in jedem Organismus vorhandener Drang zur Vollkommenheit;
b) die Fähigkeit der Organismen, sich gewissen äußeren Gegebenheiten (Umwelt)
anzupassen;
c) das häufige Auftreten spontaner Schöpfungen; und
d) die Erblichkeit erworbener Eigenschaften oder Merkmale.
Lamarck bringt man heute vor allem mit diesem 4 Postulat in Verbindung
(→Lamarckismus). Es besteht danach die Möglichkeit, dass sich bestimmte (erlernte)
Verhaltensmerkmale von Lebewesen durch die Wirkung von Umwelteinflüssen verändern

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und diese Veränderungen auf die Nachkommen vererbt werden, wenn sie bei beiden
Eltern vorkommen (der lange Hals der Giraffe wird durch das ständige hoch Strecken des
Kopfes bei der Nahrungsaufnahme erklärt). Darüber hinaus hatte er erkannt, dass man die
Verschiedenheit der zahlreichen Lebewesen nur erklären konnte, wenn man ein hohes
Alter der Erde voraussetzte und die Evolution als langsamen Vorgang verstand. Lamarck
beschäftigte sich vor allem mit dem zeitlichen Ablauf der Evolution.
Nach heutigem Wissen sind die Postulate 1,3 und 4 nicht belegbar, waren jedoch zu
Lamarck´s Zeiten durchaus allgemein akzeptiert. Einer der letzten Verfechter des
Lamarckismus war der Wiener Biologe Paul Kammerer (1880-1926), der unter
mysteriösen Umständen starb und dessen Aufzeichnungen zwar auf Vererbung nach
Lamarck hinweisen könnten, jedoch nicht schlüssig genug waren, um reproduziert zu
werden.
Bestätigt wurde aber seine Annahme, dass Evolution vor allem durch Anpassung geprägt
ist, scheinbar ein Widerspruch zu dem widerlegten 4. Postulat. Es lässt sich hier nun die
gedankliche Verbindung zu Darwin herstellen, der für eben diese Anpassung einen
anderen Mechanismus vorschlug.
Charles Robert Darwin (*12.2.1809, † 19.4.1882)
Als Teilnehmer einer Weltumsegelung auf der "Beagle" (27.12.1831-
2.10.1836) beobachtete Darwin auf den Galapagos-Inseln, dass jede Insel
ihre eigenen Schildkröten, Spottdrosseln und Finken beherbergte. Die
Formen waren augenscheinlich eng miteinander verwandt und doch
deutlich unterscheidbar (siehe Folie der Schnabelformen).
Darwin war fasziniert von der Frage wie es zu jener Vielfalt an nahe
verwandten Arten kommen konnte, wenn die Verbreitung doch von eine
Ursprungs-Besiedelung ausgegangen sein muss. Nur durch Unterschiede
in der geographischen Verbreitung, man spricht von der horizontalen
Komponente (nicht zeitlich) der Evolution, entstehen offensichtlich neue Arten.
(Hypothese→Theorie)
→ Ausstattung einer Expeditionsreise ?
Darwin entwickelte eine Theorie zur Entstehung der Arten gleichzeitig mit Alfred Russel
Wallace (1823 - 1913), welcher die Erde in tiergeographische Regionen einteilte und
bereits 1858, ein Jahr vor Darwins zusammenfassendem Werk "On the tendency of
varieties to depart indefinitely from the original type" veröffentlichte.
Alfred RusseIl Wallace, war ein junger englischer Naturforscher in Indien, der, wie Darwin,
die natürliche Selektion als treibende Kraft in der Evolution ansah. Er hatte dazu ein
Manuskript verfaßt und an Darwin geschickt. Bei der selben Tagung der Londoner Linnéan
Society wurden beide Arbeiten vorgetragen.
Wallace gilt ausserdem als Begründer der Lehre von der Mimikry (z.B.: Nachahmung der
Hornissenfärbung durch den Hornissenschwärmer).
Darwin publizierte seine eigenen Beobachtungen und Studien 1859 mehr als 20 Jahre
nach seiner Forschungsreise (!) in "On the origin of species by means of natural selection,
or preservation of favoured races in the struggle of life" und begründete dadurch
gemeinsam mit Wallace die Selektionstheorie (ein Jahr später, 1860 widerlegt Pasteur die
Urzeugung, siehe Cytologie, Kapitel 4.1.)
Die theoretischen Ausführungen waren sorgfältig begründet und mit einer Fülle von
persönlichen Beobachtungen untermauert. In der ausführlichen Begründung verwendete
Darwin eine Reihe von Postulaten, von denen die vier besonders wichtig erscheinen:

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a) (weite Teile wurden schon von Lamarck 1809 formuliert) Die Welt verhält sich nicht
statisch sondern ist sondern in ständiger Entwicklung begriffen; es gibt keine
Konstanz der Arten (so wie von Linné vertreten, siehe am Anfang des Abschnittes),
sondern sie verändern sich unaufhörlich. Neue Arten entstehen, andere sterben
aus. Lebensbedingungen ändern sich mit der Zeit, wie von den Fossilien belegt
wird. Je älter sie sind, um so mehr scheinen sie sich von den zeitgenössischen
Lebewesen zu unterscheiden. Immer wieder stößt man in der Naturbeobachtung
auf scheinbar sinnlose Erscheinungen, deren Entstehung erst verständlich wird,
wenn man sich nach diesem ersten Postulat verdeutlicht, dass man als Beobachter
immer nur die Momentaufnahme eines Evolutionsprozesses sehen kann. Es ist in
manchen Fällen rekonstruierbar, welche Verwandtschaftsverhältnisse zwischen
manchen Fossilienfunden und gegenwärtigen Arten bestehen, doch deren
Weiterentwicklung ist nicht vorhersehbar.
b) Darwin übernahm auch das Lamarcksche Postulat vom langsamen und
kontinuierlichen Ablauf der Evolution, vom Fehlen zusammenhangloser Sprünge
oder plötzlicher Änderungen. (Dieser Aspekt wurde durch Konrad Lorenz´ Annahme
von „Fulgurationen“ modifiziert)
c) In einem weiteren Postulat formulierte er einen gemeinsamen Ursprung. Für
Lamarck besaß noch jeder Organismus oder jede Gruppe von Organismen eine
eigenständige Entwicklungslinie, die mit einer spontanen Entstehung begonnen
hatte und sich auf dem Weg zur Vollkommenheit befand. Dem setzte Darwin
entgegen, daß einander ähnliche Organismen miteinander verwandt sind und von
einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Alle Säugetiere seien aus einer
einzigen Urart hervorgegangen; alle Insekten besäßen einen gemeinsamen
Vorfahr, und alle anderen Gruppen von Lebewesen ebenfalls. Er hielt es für
denkbar, dass alles Lebendige auf einen gemeinsamen Ursprung zurückgeführt
werden könne. Darwin hatte auch den Menschen von der gemeinsamen
Abstammung aller Säugetiere nicht ausgeschlossen und entfachte damit einen
Sturm der Entrüstung. Nach heutigen Kenntnissen stimmt dies weitgehend,
allerdings kann es ganz am Anfang der Lebensentstehung auch mehrfache
Entwicklungen parallel gegeben haben (ev. Der Ursprung der 3 Domänen ?)
d) Darwins viertes Postulat gilt der natürlichen Auslese, der Selektion. Erst diese
Vorstellung bietet eine Erklärung für die in der Erdgeschichte beobachtbaren
Veränderungen, die nun nicht mehr das Resultat eines mysteriösen Dranges sind,
so wie Lamarck es annahm, sondern Resultat einer Selektion.
Der Vorgang der Selektion vollzieht sich in zwei Stufen:
Zuerst entsteht eine genetische Variation (heute wissen wir dass dies durch Mutationen
des Genoms ausgelöst wird, siehe dazu 3.2.2. ). Jede Generation erzeugt Variationen in
riesiger Menge. Warum diese Variationen entstanden wusste Darwin noch nicht, aber er
konnte feststellen, dass es innerhalb jeder Art ein anscheinend unerschöpfliches Reservoir
kleiner und großer Unterschiede gibt.
Die zweite Stufe der Selektion bedeutet Bestehen im Existenzkampf. Bei den meisten
Pflanzen und Tieren produziert ein Elternpaar einige Tausend, wenn nicht Millionen von
Nachkommen. Zweifellos haben darunter diejenigen Nachkommen die besten
Überlebenschancen, denen die geeignetste Kombination von Eigenschaften zugefallen ist,
um mit der Umwelt fertig zu werden. Wer überlebt, hat dann auch bessere Möglichkeiten,
sich zu reproduzieren und lebende Nachkommen zu hinterlassen, deren Eigenschaften
wiederum für den nächsten Selektionszyklus bereitstehen.

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Man hört in diesem Zusammenhang oft den ungeeigneten Begriff „Anpassung“, es muss
daher betont werden, dass das Auftreten neuer Arten das Ergebnis einer passiven
Auswahl ist. Ein Individuum kann zwar lernen, aber nicht sein Genom aktiv verändern !
Die Postulate, die die Veränderlichkeit und die kontinuierliche, nicht
sprunghafte Evolution betrafen, wurden von vielen wissenschaftlichen
Kollegen rasch akzeptiert Gegen die Postulate des gemeinsamen
Ursprungs und der Selektion wurde von vielen fähigen Gelehrten erbittert
Widerstand geleistet, eine Auseinandersetzung, die bis in die vierziger
Jahre unseres Jahrhunderts dauerte.
Die Möglichkeit von Entwicklungssprüngen wurde noch lange diskutiert und es war erst
Hugo De Vries (1848 – 1935), der neue Argumente für sprunghafte
Evolutionsschritte formulierte. Er hatte die Vererbungslehre Gregor
Mendels wiederentdeckt und trat 1901 mit einer Theorie an die
Öffentlichkeit, nach der neue Arten durch Mutation entstehen sollten.
Diese Diskussion steht in einem interessanten Zusammenhang zur
Philosophie von Plato: Für Plato bestand die Welt aus einer begrenzten
Anzahl unveränderlicher Essentia, deren unvollständige Abbildung unsere
sich stets verändernde Realität ist (Beispiel Projektion in der Höhle). In
einem solchen Weltbild konnte sich ein echter Wandel nur durch Schöpfung oder einen
spontanen Sprung, eine Mutation (lat. Mutare, verändern), vollziehen.
Von den verschiedenen Rassenideologien (z.B. Nationalsozialisten) wurde Selektion als
wissenschaftliches Argument für ihre verbrecherische Politik gesehen, mit Kenntnis der
modernen Genetik lässt sich solch ideologischer Unsinn leicht widerlegen, denn je größer
der Genpool, desto „gesünder“ weil anpassungsfähiger ist die Population.
3.2.2. biologische und genetische Grundprinzipien der Evolution:
Für die Abläufe während der Evolution ist vor allem Vielfältigkeit entscheidend.
Populationen von Lebewesen bestehen aus nicht-identischen Individuen. Sie
unterscheiden sich zwar nur minimal, aber über einen längeren Zeitraum gesehen können
sich bestimmte Varianten etwas erfolgreicher vermehren, wobei andere nicht unbedingt
aussterben müssen. Man spricht von einem Genpool. Eine bestimmte Eigenschaft ist in
der Erbsubstanz, der DNA, immer an ein oder mehrere Gene gekoppelt. Wenn es nun
davon leicht abweichende Varianten gibt, bedeutet das, dass die entsprechende
Stoffwechseleigenschaft auch unterschiedlich ausgeprägt sein kann. Solche Gen-
Varanten nennt man Allele.
Für das langfristige Überleben einer Art ist es notwendig, dass es innerhalb der Population
für viele Gene mehrere Allele gibt, also viele verschiedene Varianten. Nur so kann sicher
gestellt werden, dass es im Falle von Veränderungen im Lebensraum einige Individuen
gibt, die für die neunen Lebensumstände zufällig besser „angepasst“ sind als andere.
Veränderungen auf der DNA, Mutationen, können durch energiereiche Strahlung, oder
auch durch Chemikalien in der DNA ausgelöst werden.
Eine Mutation, die in einem Gen auftritt, das die Erbinformation zum Bau eines
bestimmten Proteins enthält, führt dazu, dass dieses Protein seine Funktion etwas
abgewandelten ausübt.
Einem Selektionsprozess unterliegt dann die Entscheidung darüber, ob sich solch eine
Variante langfristig erhalten und vermehren kann oder nicht.

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Anpassung geschieht im Laufe der Evolution nicht aktiv sondern passiv durch das
Überleben und die Vermehrung von jenen Individuen, die unter den gegebenen
Umweltbedingungen bestimmte Vorteile gegenüber anderen besitzen (z.B. wärmeres Fell,
größere Fettreserven, etc.).
Es ist nicht genau bekannt, nach welchen Regeln Mutationen auftreten und welche
Variationsbreite in einem Genpool notwendig ist um genügend Anpassungsfähigkeit zu
ermöglichen. Sicher ist jedenfalls, dass die Mutations- und Selektionsschritte die treibende
Kraft der Evolution sind.
Leben kann ohne Evolution nicht erhalten bleiben, da es auf die Veränderungen in der
Umwelt nicht mehr reagieren könnte.
Die unmittelbare Vererbung von Erlerntem ist nach heutigem Wissensstand nicht
belegbar.
Die Entstehung der irdischen Artenvielfalt ausschließlich durch Selektion von zufällig
entstandenen, vorteilhaften Mutationen zu erklären (Darwinismus) steht im Konflikt zu
rechnerischen Überlegungen, wie sich durch eine Reihe von Zufällen solch komplexe
Lebensformen seit der Entstehung des Lebens entwickelt haben könnten.
Um für einen Zeitraum von 4,5 Milliarden Jahren die Entwicklung bis zum Menschen
erklären zu können, muss es Mechanismen geben, nicht ausschließlich zufällig neue
Lebensformen hervorbringen, sondern die den „Zufall zähmen“. So muss Bewährtes
erhalten bleiben und weiter verbessern werden können ohne durch neue Mutationen
bereits erworbene Fähigkeiten zu verlieren (leading / lagging strand: am lagging strand
erhöhte Mutationsrate) .
3.2.2.1. Die „Sprache“ der Gene:
Um jene Vorgänge besser zu verstehen,
die sich während der Evolution ereignet
haben kann man versuchen, sich als
Vergleich die Entwicklung einer Sprache vorzustellen, in diesem Fall der genetischen
Sprache.
Der Trick, den das Leben bei der Entwicklung der genetischen Sprache gelernt hat, ist,
Informationen zu speichern.
Diese Informationen betreffen dabei bestimmte Stoffwechselleistungen die von Proteinen
durchgeführt werden. Die DNA ermöglicht diese Speicherung von Information. Zugleich
kann diese Information über DNA an die Nachkommen weitergegeben werden. Es gibt
somit einen Weg gibt, damit das, was sich einmal bewährt hat, vom Leben nicht mehr
„vergessen“ wird.
Auch unsere gesprochene Sprache und schließlich die Schrift ermöglichte die geistige
Entwicklung ! Ohne die Möglichkeit, Wissen weiter zu geben müsste jeder von uns selbst
etwas so selbstverständliches wie das Feuer-machen entdecken !
1) Zuerst muss ein System von Buchstaben entwickelt werden, das vervielfältigt werden
kann .....
4,6Mrd. Jahre bis ca. 3,6Mrd.Jahre, also etwa 1,0 Mrd Jahre dauert die chemische
Evolution bis einfache Proteine und schließlich RNA bzw. DNA als Speichermedium
entstanden waren
Genetische Buchstaben sind Nukleotide: Thymidin, Adensoin, Guanosin und Cytosin

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2) Mit Hilfe der genetischen Buchstaben werden verschiedene Wörter gebildet......
Die genetischen Wörter sind Codons, sie ermöglichen die Übersetzung der genetischen
Information in eine Aminosäurekette. Solche Aminosäureketten sind Proteine, die eine
bestimmte Stoffwechselaufgabe übernehmen
--- ATG CTG CAC GGG TAA -------
--- Met Leu His Gly stop
Die genetischen Wörter werden zu genetischen Sätzen kombiniert und ergeben Gene,
von denen die einfachsten Lebensformen (Bakterien) einige Hundert oder Tausend
besitzen. Diese Gene sind bei Bakterien auf einem Chromosom untergebracht. Ein
Chromosom entspricht einem durchgehenden DNA-Faden.
Ab ca. 3,6 Mrd. Jahren sind die ersten Lebensformen nachweisbar (Fossilien)......
3) Höher entwickelte Lebensformen besitzen mehrere Chromosomen, sie könnte man mit
den Kapiteln eines Buches vergleichen.
Die gesamte genetische Information einer Lebensform ist das Genom (das Buch). In
einfachen Lebensformen wie z.B. Bakterien besteht das Genom aus nur einem
Chromosom (das Buch hat nur ein Kapitel). Beim Menschen gibt es jedoch 24
verschiedene Chromosomen (Kapitel) die das Genom umfasst.
Ab ca. 2,3 Mrd. Jahre entstehen vielzellige Prokaryoten und Eukaryoten....
Die genetische Entwicklung geht ab dieser Zeit rasant weiter, es sieht so aus, als ob nicht
mehr bloß Zufallsmutationen zu neuen Lebensformen führen, sondern verschiedene Gene
(Sätze) werden zu immer neuen Genomen (Büchern) kombiniert werden. Höhere
entwickelte Lebensformen besitzen mehrere Chromosomen um ihre genetischen
Informationen unterzubringen.
3.2.2.2. Der Zeitfaktor, die rasante Entwicklung zu komplexen Lebensformen:
Falls Gene verändert und abgewandelt werden, ändern sich die Eigenschaften. Wenn
diese veränderten Eigenschaften gewisse Vorteile verschaffen, dann überleben jene
Nachkommen, die sie in ihrem Genom tragen, besser.

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Wichtig für das langfristige Entstehen einer neuen Art ist dabei nicht nur das Ereignis der
Mutation, und der Selektion, sondern auch der Isolation, damit die neue Art auch eine
Chance findet, sich neben bestehenden Arten zu behaupten.
Viele „neue“ Gene (z.B. nach Mutationen) können auch nebeneinander bestehen und
werden erst über einen längeren Zeitraum und viele Generationen auf ihre Bewährung
getestet.
Mit der Zeit entstehen immer mehr verschiedene Lebensformen, die sich gegenseitig
beeinflussen und die voneinander abhängig sind (Jäger / Opfer ).
Für typische Jäger/Opfer Verhältnisse kann man vorhersagen, dass die
Wahrscheinlichkeit des Aussterbens einer Art immer geringer wird, je höher die
Artenvielfalt ist. Dies erklärt sich dadurch, dass die Schwankungen geringer werden, wenn
es einerseits für den Jäger alternative Opfer gibt, und ebenso die Jäger Konkurrenz haben
und sich Alternativen suchen müssen (Selektionsdruck).
In einem einfachen Modell Löwenzahn / Hase / Fuchs kann es durch eine rasante
Vermehrung der Hasen zu einem Aussterben des Löwenzahns kommen, das in der Folge
auch zum Aussterben der Hasen und damit auch zum Aussterben der Füchse führt. Eine
große Artenvielfalt garantiert daher stabile Ökosysteme.
3.2.3. Die systematische Einteilung der Lebensformen
Die einfachste Unterscheidung geschieht zwischen den Prokaryonten also Bakterien, die
sehr klein sind und den Eukaryonten, die größer sind und einen Zellkern besitzen.
In der Systematik unterscheidet man aber 3 Domänen:
Archaea, Bakteria , dies sind die Prokaryonten (Bakterien)
Die Archaea sind genetisch und physiologisch so verschieden von
den Bakteria, dass man sie zu einer eigenen Domäne gruppiert hat.
Bacillus subtilis
Als dritte Domäne definiert man die Eukarya, die Eukaryonten, die einen Zellkern besitzen
Innerhalb der Domäne der Eukaryonten gibt es 4 Reiche,
a) die Protisten, das sind mehrheitlich einzellige Lebewesen, die
meist an das Leben im Wasser gebunden sind und in ihrem
Stoffwechsel sehr unterschiedlich sein können. Euglena gracils
kann sich von organischem Material ernähren, betreibt aber
auch Photosynthese.
Euglena gracilis
b) Pilze, sie sind in ihrem Stoffwechsel auf organische Nahrung
angewiesen, meist mehrzellig und oft in
Lebensgemeinschaften mit anderen Eukaryonten anzutreffen.
Hefe ist ein Pilz der vom Menschen schon immer als Hilsmittel
für die Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet wurde.
c) Das Reich der Pflanzen umfasst so unterschiedliche
Erscheinungsformen wie fädige Algen und hochentwickelte
Blütenpflanzen. Gemeinsam haben sie jedoch die Grundlage
ihres Stoffwechsels, die Photosynthese. Pflanzen benötigen
keine organische Nahrung, sie beziehen Energie von der
Sonne und erzeugen selbstständig Kohlenhydrate aus CO2
und Wasser.
d) Tiere sind grundsätzlich von organischen Nahrungsquellen
abhängig, dieses Reich umfasst ebenso die einfachsten
Würmer wie auch hochentwickelte Tiere wie Elefanten oder
Menschenaffen
Penicillium
chrysogenum
Aeshna cyanea

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3.3. Zusammenfassung
Als Evolution bezeichnet man die Entstehung von verschiedenartigen Lebensformen
und die Entwicklung von Arten seit der Entstehung von Leben auf der Erde.
Seit Darwin sieht man diese Entwicklung basierend auf einem gemeinsamen
Stammbaum von dem sich durch zufällige Mutation und anschließende Selektion im
Rahmen von Jahrtausenden bestimmte Gattungen und Arten abzweigen. Diese
Sichtweise ist belegt durch moderne vergleichende Genetik, wobei die
verwandtschaftliche Nähe anhand von Übereinstimmungen am Genom gezeigt
werden kann.
Mutationen ereignen sich im genetischen Material, der DNA. Wenn davon Gene
betroffen sind, bedeutet dies das Fehlen oder eine Änderung einer bestimmten
Stoffwechselfunktion.
Die genetische Sprache gliedert sich in Buchstaben (=Nukleotide) / Wörter (=codons) /
Sätze (=Gene) / Kapitel (=Chromosom) / Buch (=Genom das mehrere Chromosomen
enthält)
Die Individuen einer Art sind genetisch nicht ident, sie besitzen in vielen Genen
unterschiedliche Varianten, verschiedene Allele.
Zur Entstehung sind der Reihe nach notwendig: Mutation, Selektion und Isolation
Damit eine Art langfristig überleben kann, ist eine gewisse Variabilität notwendig, es
muss ein Genpool vorhanden sein, der das Überleben von einem Teil der Population
trotz geänderter Umweltbedingungen ermöglicht.
3.3.1. Schnelltest
1) Ein Gen entspricht :
a) ... der Information zum Aufbau eines bestimmten Proteins b) ... dem Chromosom
c) ... der Information zum Aufbau eines Chromosoms d) ... dem Stoffwechsel eines Proteins
e) ... der Bauanleitung für eine Zelle f) ... einem Protein für die Zellteilung
2) Welche Domänen gibt es ?
a) Prokaryonten b) Protozoa c) Pflanzen d) Tiere
e) Eukaryonten f) Pilze g) Bakterien h) Viren
3) Nach Sir Karl Popper ist es für Wissenschaftler wichtig, eine neue Theorie zu einem Thema
a) möglichst rasch zu bestätigen b) durch das Wiederholen von Experimenten zu bestätigen
c) durch verschiedene Experimente versuchen zu widerlegen d) durch weitere Theorien zu ergänzen
4) Für ein Ökosystem gilt:
a) es umfasst in einem begrenzten Gebiet alle Lebensformen b) eine große Artenvielfalt wirkt stabilisierend
c) In einem Ökosystem teilen sie die verschiedenen Lebensformen einen gemeinsamen Lebensraum
d) Die Populationsgrößen sind im Laufe von langen Zeiträumen abgestimmt worden
5) Die Entwicklung komplizierter Lebensformen bis zum Menschen war möglich weil ....
a) mit der Entstehung des Lebens auch ein Weg gefunden war, die Umgebung zu beeinflussen
b) die Vermehrung an das Speichern und Weitergeben von Informationen gebunden ist.
c) manche Eigenschaften auch parallel vorkamen und über mehrere Generationen „getestet“ wurden
d) von den Nachkommen sich jene zahlreicher vermehren konnten, die vorteilhafte Gene besaßen.
6) Für die Domäne der Eukaryonten trifft zu:
a) sie enthält das Reich der Bakterien b) Pilze gehören zum Reich der Pflanzen
c) Eukaryonten besitzen grundsätzlich keinen Zellkern d) Eukaryonten besitzen einen Zellkern
e) sie umfasst die Reiche Protozoa, Pilze, Pflanzen und Tiere
f) Eukaryonten enthalten kein Reich der Bakterien

1H / BMb (3-biologische Evolution) 12/12
30.08.08 © C.N.
7) Für Chromosomen trifft zu:
a) sie sind meist Teile des Genoms b) sie sind meist Teile eines Gens c) sie erzeugen Aminosäuren
d) sie dienen der DNA-Verdichtung vor der Zellteilung e) Chromosomen umfassen mehrere Gene
8) Was versteht man unter Selektionsdruck ?
a) Eine Umweltbedingung, die für eine bestimmte Art das Überleben bedrohen kann
b) einem Selektionsdruck können nur jene Lebensformen begegnen, die gut an diese Umweltbedingungen
angepasst sind
c) einen Selektionsdruck übt z.B. ein Pilz auf Bakterien aus, wenn er Antibiotika bildet.
7 a,e
8 a,b,c
5 b,c,d
6 d,e, f
1 a
2 a,e,g
3 c
4 a,b,c, d