Evolutionsfaktoren & Endosymbiontentheorie: Biologische Grundlagen

Evolutionsfaktoren: Mechanismen der Artenentwicklung

Das Zusammenspiel verschiedener Faktoren treibt die Evolution voran und führt zur Veränderung von Arten über Generationen hinweg.

Mutationen: Quelle neuer genetischer Variationen

Mutationen sind spontane oder induzierte Veränderungen im Erbgut. Sie sind die Grundlage der Evolution auf phänotypischer Ebene und liefern neue Gene. Obwohl die meisten Mutationen Nachteile mit sich bringen, schaffen sie essenzielle neue Variationen, die für die Anpassung und Entwicklung von Arten entscheidend sind.

Rekombination: Neuverteilung des Erbguts

Bei der Rekombination werden vorhandene Gene zu neuen Varianten kombiniert. Dies führt über neue Genotypen zu neuen Phänotypen.

• Neuverteilung des Erbguts: Erfolgt während der Meiose.
• Hohe genetische Variabilität: Maßgeblich für eine hohe genetische Variabilität innerhalb einer Population.
• Keine Veränderung des Genpools: Sorgt lediglich für eine andersartige Verteilung vorhandener genetischer Merkmale, verändert aber nicht den Genpool selbst.

Gendrift: Zufällige Änderungen der Allelhäufigkeit

Gendrift beschreibt die zufällige Änderung der Allelhäufigkeiten in einer Population, insbesondere in kleinen Populationen.

Gendrift in kleinen Populationen

In kleinen Populationen können Allele schnell aus dem Genpool verschwinden oder sich stark anreichern, da zufällige Ereignisse einen größeren Einfluss haben.

Gendrift nach Naturkatastrophen (Flaschenhals-Effekt)

Nach Naturkatastrophen oder anderen drastischen Ereignissen kann es zu einem starken Rückgang der Populationsgröße kommen. Die überlebenden Individuen repräsentieren nur einen zufälligen, oft nicht repräsentativen Teil des ursprünglichen Genpools, wodurch bestimmte Gene in der neuen Population häufiger oder seltener auftreten können.

Selektion: Anpassung an die Umwelt

Selektion beschreibt den Prozess, bei dem Lebewesen, die besser an ihre Umwelt angepasst sind, eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, ihre Gene an die nächste Generation weiterzugeben.

Variabilität als Grundlage der Selektion

Variabilität: Unterschiede im Phänotyp zwischen Individuen der gleichen Art sind die Voraussetzung für Selektion.

Formen der Selektion

1. Transformierende Selektion: Begünstigt die Ausprägung eines bestimmten Merkmals, wobei ein Extrem bevorzugt wird. Dies führt zu einer Verschiebung des Merkmalsmittelwerts in eine bestimmte Richtung.
2. Stabilisierende Selektion: Bei gleichbleibenden Umweltverhältnissen wird der Mittelbereich eines Merkmals bevorzugt. Extreme Ausprägungen werden benachteiligt, was die Variabilität reduziert.
3. Disruptive Selektion: Verschiedene Extreme eines Merkmals sind besser angepasst, während der Mittelbereich benachteiligt wird. Dies kann zur Aufspaltung einer Population führen.

Adaptive Radiation

Adaptive Radiation: Eine Form der mehrfachen disruptiven Selektion, die zur Entstehung neuer Arten aus einer Stammart führt, oft durch die Besiedlung neuer Lebensräume und die Anpassung an unterschiedliche ökologische Nischen (z.B. die Darwin-Finken auf den Galápagos-Inseln).

• Voraussetzungen: Isolation sowie das Fehlen von Fressfeinden begünstigen adaptive Radiation.

Endosymbiontentheorie: Entstehung eukaryotischer Organellen

Die Endosymbiontentheorie erklärt die Entstehung bestimmter Organellen (Mitochondrien und Chloroplasten) in eukaryotischen Zellen durch die Aufnahme von Prokaryoten.

Phagozytose-Hypothese als Mechanismus

Die Theorie besagt, dass große, organellfreie Prokaryoten kleinere Prokaryoten (z.B. aerobe Bakterien oder Cyanobakterien) durch Phagozytose aufgenommen haben, ohne diese zu verdauen.

Einige Einzeller und auch einige Vielzeller nehmen beispielsweise Grünalgen auf, die sie dann nicht verdauen. Die Grünalgen bleiben im Zellplasma des Wirtes und betreiben Photosynthese. Davon profitiert dann der Wirt. Außerdem ist die Grünalge im Innern des Wirtes besser geschützt. Wenn beide Partner von einer solchen Lebensgemeinschaft profitieren (Symbiose), und sogar der kleinere im Inneren des größeren lebt, spricht man von Endosymbiose.

Beweise für die Endosymbiontentheorie

• Doppelmembran: Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eine Doppelmembran, wobei die innere Membran der einer Bakterienzellmembran ähnelt.
• Eigene DNA: Mitochondrien und Chloroplasten besitzen eine eigene, ringförmige DNA, die der von Prokaryoten ähnelt.
• Zellteilung: Sie vermehren sich durch Zellteilung, unabhängig von der Zellteilung der Wirtszelle.
• Ribosomen: Ihre Ribosomen ähneln denen von Prokaryoten (70S-Typ).
• Innere Membran: Die innere Membran ähnelt der von Bakterien und Cyanobakterien (ehemals Blaualgen).