Die Evolution des Lebens: Von Darwin zur modernen Genetik

Die Evolution des Lebens: Vielfalt und Entwicklung

Wir betrachten die große Zahl und Vielfalt der Gruppe lebender Arten.

Eine Art ist definiert als alle Organismen, die sich miteinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen zeugen können.

Aber wie kann sich eine Art zu einer anderen entwickeln?

Natürliche Selektion nach Charles Darwin

Der britische Naturforscher Charles Darwin (1809–1882) schlug einen Mechanismus zur Erklärung der Evolution vor: die natürliche Selektion, basierend auf dem Prinzip des Überlebens des Stärkeren.

Zum Beispiel sind in einem Wurf von Löwen nicht alle Jungen gleich stark. Das schwächste Jungtier stirbt wahrscheinlich ab. Von Generation zu Generation bleiben so die Merkmale resistenterer Individuen erhalten, während andere verloren gehen. Widerstandsfähigere Individuen pflanzen sich erfolgreicher fort und geben ihre vorteilhaften Eigenschaften an die Nachkommen weiter. Nach vielen Generationen führt die Summe dieser Veränderungen dazu, dass die neueste Generation sich so stark von der ersten unterscheidet, dass eine neue Art entsteht.

Lamarcks Theorie der erworbenen Eigenschaften

Die natürliche Selektion war jedoch nicht die erste Evolutionstheorie. Jean-Baptiste Lamarck (1744–1829) schlug vor, dass verschiedene Arten neue Organe erwerben, um sich an neue Anforderungen oder Belastungen anzupassen. Lamarck glaubte beispielsweise, dass sich Schlangen aus Eidechsen entwickelt hätten, die das Kriechen dem Laufen vorzogen: Im Laufe der Zeit wären die nutzlos gewordenen Beine verschwunden.

Neo-Darwinismus und die Rolle der Genetik

Was Darwin nicht erklären konnte, war, warum manche Nachkommen widerstandsfähiger sind als andere. Er beschrieb den Vererbungsmechanismus so, dass väterliche und mütterliche Merkmale bei der geschlechtlichen Fortpflanzung vermischt werden. Die Kopplung des ursprünglichen Darwinismus mit der Genetik – den Einheiten, die wir heute Gene nennen – wird als Neo-Darwinismus oder Synthetische Theorie der Evolution bezeichnet.

Das Tempo der Evolution

Die Entstehung einer neuen Art aus einer anderen dauert schätzungsweise etwa eine Million Jahre.

Künstliche Selektion

Der Mensch hat bei Pflanzen und Haustieren Merkmale ausgewählt, die er als vorteilhaft erachtete. Er sorgte dafür, dass nur jene Exemplare mit den gewünschten Eigenschaften sich reproduzierten. Diese gezielte Auswahl wird als Künstliche Selektion bezeichnet.

Evolutionäre Radiationen

Während ständig Arten entstehen und verschwinden, gibt es in der Evolution des Planeten Zeiten, in denen die Rate der Artbildung stark ansteigt. Dies sind intensive Phasen der Entstehung und des Aussterbens von Arten.

Wenn alle Kontinente vereint waren (wie Pangea vor etwa 250 Millionen Jahren), war die Artenzahl geringer und das Leben weniger vielfältig. Wenn die Kontinente voneinander getrennt sind, entsteht eine größere Artenvielfalt. Dieser Prozess wird als Evolutionäre Radiation bezeichnet.

Die Herkunft des Menschen (Hominidae)

Vor etwa 8 Millionen Jahren begannen Mantelkonvektionsströmungen, Afrika in zwei ungleiche Teile zu zerbrechen. So entstand das sogenannte Rift Valley. Diese Verschiebung veränderte das Klima in Ostafrika und verwandelte den Wald in Savanne.

Im Dschungel lebten Gruppen von Primaten, Menschenaffen, die Vorfahren der Familie Hominidae, zu der auch der Mensch gehört. Der Klimawandel zwang sie, ihre Gewohnheiten zu ändern: Die zweibeinige Haltung (Bipedie) beim Sammeln von Nahrung bot einen Vorteil gegenüber Vierbeinern. Wir wissen, dass sich vor 4 Millionen Jahren zweibeinige Wesen – die ersten Australopithecus – rasch in ganz Afrika ausbreiteten.

Vererbung und Variation

Die heutige Welt besteht aus zwei Arten von Objekten, die beide aus Atomen und Molekülen aufgebaut sind. Der große Unterschied besteht darin, dass Lebewesen in der Lage sind, Kopien von sich selbst (Nachkommen) anzufertigen, während träge Materie dies nicht kann. Die Nachkommen erben die Eigenschaften der Eltern.

Obwohl die Kopien, die Lebewesen von sich selbst anfertigen, fast identisch sind, gibt es Variationen. Die natürliche Selektion ermöglicht das Überleben der „Stärksten“. Dieser Prozess unterscheidet sich von der künstlichen Selektion, bei der ein Züchter oder Landwirt die besten Exemplare (z. B. Samen) auswählt.

Mendel und die diskrete Vererbung

Der von Darwin vorgeschlagene Mechanismus zur Erklärung der natürlichen Selektion überzeugte nicht alle, da Darwin von einer „gemischten Vererbung“ ausging. Er nahm an, dass sich die Merkmale bei der geschlechtlichen Fortpflanzung in den Nachkommen vermischen.

Diese Annahme war falsch. Wir wissen heute dank des Augustinermönchs Gregor J. Mendel (1822–1884), dass die Vererbungseinheiten, die die Merkmale bestimmen, sich nicht vermischen, sondern ihre Individualität behalten.

Mendels Schlussfolgerung: Erbfaktoren (Gene)

Mendels Schlussfolgerung, gestützt auf das Wiederauftauchen elterlicher Merkmale in der Enkelgeneration (die in der ersten Generation verloren schienen), war, dass Erbfaktoren ihre Individualität über Generationen hinweg bewahren. Für jedes Merkmal existieren zwei Versionen des Gens, eine vom Vater und eine von der Mutter.

Im Jahr 1909 wurde der Begriff „Erbfaktor“ von Wilhelm Johannsen (1857–1927) in „Gen“ umbenannt. Das Gen ist eine Einheit der Erbinformation, die einen bestimmten Charakter steuert.