Biologische Konzepte: Evolution, Erdgeschichte und Lebensursprung

Homologe Strukturen: Gemeinsame Abstammung

Homologe Strukturen sind Organe oder Körperteile, die bei verschiedenen Arten eine ähnliche innere Struktur aufweisen, obwohl sie unterschiedliche Funktionen erfüllen können. Diese Ähnlichkeit deutet darauf hin, dass sie von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt wurden. Ein klassisches Beispiel hierfür ist der Arm eines Menschen und der Flügel einer Fledermaus: Beide besitzen eine ähnliche Knochenstruktur, obwohl sie für sehr unterschiedliche Zwecke (Greifen vs. Fliegen) genutzt werden.

Evolutionstheorien: Darwin und Lamarck

Darwins Selektionstheorie am Beispiel der Giraffen

Nach Darwins Theorie weisen Populationen, wie die der Giraffen, natürliche Variationen auf – zum Beispiel in der Länge ihrer Hälse und Beine. In Zeiten knapper Nahrung oder ungünstiger Jahreszeiten überleben jene Giraffen mit längeren Hälsen und Beinen besser, da sie höhere Blätter erreichen und sich somit erfolgreicher fortpflanzen können. Individuen mit weniger vorteilhaften Merkmalen sterben hingegen eher an Hunger. Über Generationen hinweg führt dieser Prozess der natürlichen Selektion dazu, dass die Population zunehmend von Individuen mit den vorteilhaften Merkmalen dominiert wird, wie den "langhalsigen" und "langbeinigen" Giraffen.

Lamarcks Theorie der Vererbung erworbener Eigenschaften

Im Gegensatz dazu postulierte Lamarck, dass Lebewesen aus primitiven Formen entstanden sind und erworbene Eigenschaften an ihre Nachkommen weitergeben können. Nach seiner Vorstellung streckten Giraffen ihre Hälse über Generationen hinweg, um an Nahrung zu gelangen. Diese durch Gebrauch erworbene Verlängerung des Halses wurde dann an die nächste Generation vererbt, was zu immer längeren Hälsen führte.

Erdgeschichte: Eiszeiten und Klimawandel

Perioden der Eiszeiten und Zwischeneiszeiten

Während der Erdgeschichte, insbesondere innerhalb der letzten großen Eiszeit, gab es abwechselnd kältere und mildere Perioden. Die kältesten Abschnitte werden als Eiszeiten oder Glaziale bezeichnet, während die wärmeren Phasen dazwischen als Zwischeneiszeiten oder Interglaziale bekannt sind. Aktuell befinden wir uns in einer Zwischeneiszeit.

Wissenschaftler vermuten, dass diese globalen Klimaveränderungen maßgeblich durch orbitale Einflüsse der Erde (Milanković-Zyklen) verursacht werden. Basierend auf diesen Zyklen wird angenommen, dass die nächste Eiszeit in etwa fünfzigtausend Jahren beginnen könnte.

Historische Gletscherbewegungen und aktuelle Lage

Die letzte große Eiszeit endete vor etwa 14.000 Jahren. Die Untersuchung von Gletschern und Eisbohrkernen liefert wichtige Informationen über vergangene Klimaperioden. Obwohl die genauen Notizen "d-Mühle für 35 Jahre" und "ANS polonorte Zahl später" unklar sind, deuten sie auf spezifische Beobachtungen oder Forschungen hin, die sich mit der Dynamik von Gletschern und Polregionen über längere Zeiträume befassen.

Die Entwicklung des Menschen: Anpassung an die Bipedie

Die Entwicklung der Bipedie (Zweibeinigkeit) bei Hominiden führte zu signifikanten anatomischen Veränderungen. Dazu gehören Anpassungen in der Schädelbasis, die eine aufrechte Haltung des Kopfes ermöglichen, sowie eine charakteristische Krümmung der Wirbelsäule, die als Stoßdämpfer dient und das Gewicht des Oberkörpers verteilt.

Auch die Form des Beckens hat sich stark verändert: Es wurde breiter und schalenförmiger, um die inneren Organe zu stützen und die Ansatzpunkte für die Muskulatur des aufrechten Ganges zu optimieren. Die Schambeinverbindung (Symphyse) und die Sitzbeine sind ebenfalls an die neue Belastung angepasst. Diese seitlich abgeflachten Beckenflügel sind entscheidend für die Stabilität beim aufrechten Gang.

Der größte Vorteil der Bipedie ist die Befreiung der Arme und Hände. Dies ermöglichte es frühen Hominiden, Werkzeuge zu tragen, zu werfen und zu heben, während sie gleichzeitig stehen, gehen oder laufen konnten. Diese Fähigkeit war ein entscheidender Faktor in der menschlichen Evolution.

Ursprung des Lebens: Frühe Formen und Stoffwechsel

Die ersten Lebewesen auf der Erde waren wahrscheinlich sehr ähnlich den primitivsten einzelligen Organismen, die heute existieren, wie Bakterien. Diese ältesten bekannten Organismen waren mikroskopisch klein und bestanden aus einer einzigen Zelle. Sie waren heterotroph, was bedeutet, dass sie sich von anderen organischen Substanzen ernährten (sie "fraßen einander").

Zu dieser Zeit gab es noch keinen freien Sauerstoff in der Atmosphäre, weshalb diese frühen Lebensformen keinen Sauerstoff atmeten. Diese Proto-Einzeller waren einfache Strukturen, die im Wesentlichen aus Aminosäuren bestanden, umhüllt von einer Membran, und enthielten bereits DNA als genetisches Material.

Die Rolle des Sauerstoffs: Photosynthese und Evolution

Der freie Sauerstoff in der Erdatmosphäre entstand maßgeblich durch die Photosynthese. Diese lebenswichtige Fähigkeit wurde von den Vorfahren der heutigen Cyanobakterien entwickelt. Ihre Aktivität führte zur Großen Sauerstoffkatastrophe, die die Evolution des Lebens auf der Erde grundlegend veränderte und die Entwicklung sauerstoffatmender Organismen ermöglichte.

Grundlagen der Vererbung

Vererbung bezeichnet den Prozess, bei dem biologische Merkmale und Eigenschaften von einer Generation an die nächste weitergegeben werden. Dies geschieht durch die Übertragung genetischen Materials von den Eltern auf ihre Nachkommen.