Evolutionstheorien & Populationsgenetik: Artenentwicklung

Aktuelle Theorien der Evolution

Der Neo-Darwinismus oder Synthetische Theorie

Diese Theorie besagt:

1. Der evolutionäre Prozess beruht auf den Darwinschen Prinzipien der Variabilität der Nachkommen und der natürlichen Selektion.
2. De Vries stellte fest, dass Mutationen Variabilität in Nachkommen durch Mutation und Rekombination erzeugen. Mutationen schaffen neue Gene, während Rekombination nur neue Kombinationen von Genen hervorbringt.
3. Hardy und Weinberg zeigten, dass sich Populationen entwickeln und nicht Einzelindividuen. Populationen überleben und verändern sich, indem sie ihre Genfrequenzen variieren, während Individuen mit dem gleichen Genotyp, die geboren wurden, auch sterben.
4. Fisher, Haldane und Wright zeigten, dass die Faktoren, die Genfrequenzen in einer Population beeinflussen können, natürliche Selektion, Migration, Mutation und genetische Drift sind.
5. Damit sich zwei Populationen zu zwei unterschiedlichen Arten entwickeln können, müssen sie voneinander isoliert bleiben.

Die Neutralistische Theorie

Kimura schlug die Neutralistische Theorie der molekularen Evolution vor. Ab 1980, als man begann, die Nukleotidsequenz von Nukleinsäuren zu analysieren, wurde beobachtet, dass individuelle Unterschiede in der DNA noch größer sind.

Nach der Neutralistischen Theorie der molekularen Evolution sind Mutationen weder günstig noch ungünstig, d.h., Mutationen sind neutral und werden daher nicht von natürlicher Selektion beeinflusst. Der Großteil der molekularen evolutionären Veränderungen wäre nicht adaptiv.

Theorie des Punktuierten Gleichgewichts

Eine solche Entwicklung wird leicht durch das sogenannte neo-darwinistische, phylogenetische Modell des Gradualismus interpretiert. Seine Merkmale sind:

• Alle Arten bilden jeweils eine evolutionäre Linie von der Stammart.
• Die Transformation ist langsam und kontinuierlich.
• Die Umwandlung geschieht in der gesamten Population.

Diese Theorie ist die Hypothese, dass eine neue Art entsteht, wenn eine kleine angestammte Population von der Hauptpopulation in einem kleinen Gebiet isoliert wird und sich daher auf eine andere Weise entwickelt.

Grundlagen der Populationsgenetik

Die Neo-Darwinistische oder Synthetische Theorie erklärt die Mechanismen der Evolution, welche sind:

• Die Populationsgenetik befasst sich mit den genotypischen Frequenzen und den entsprechenden Genfrequenzen.
• Die Faktoren, die Genfrequenzen ändern können, sind natürliche Selektion, Mutation, Migration und genetische Drift.
• Die geografische Isolation von Teilpopulationen.

Populationsgenetik und Genfrequenzen

Eine Population ist die Menge von Individuen derselben Art, die am selben Ort leben und sich daher miteinander kreuzen können. Sie teilen sich somit einen gemeinsamen Genpool.

• Genotypfrequenzen sind die relativen Häufigkeiten, mit denen jeder Genotyp in einer Population vorkommt. In einer Population diploider Individuen ist jeder Locus mit zwei ähnlichen oder unterschiedlichen Allelen besetzt.
• Genfrequenzen sind die relativen Häufigkeiten der Allele für jedes Merkmal. Sie können aus den Genotypfrequenzen berechnet werden.

Hardy-Weinberg-Gesetz

Laut Hardy und Weinberg bleiben im Jahr 1908 in einer Population von Organismen mit sexueller Reproduktion, in der sich alle zufällig kreuzen (genannt panmiktische Population oder Deme), und in der keine Mutation, Migration, genetische Drift oder Selektion wirken, die Gen- und Genotypfrequenzen von Generation zu Generation konstant. Daher entwickelt sich die Population nicht, und die Häufigkeit des Gentransfers ändert sich nicht.

Mutationen

Mutationen sind spontane, zufällige Veränderungen in der genetischen Information. Sie sind präadaptiv, d.h., sie treten nicht auf, weil sie nützlich sind, sondern entstehen in alle Richtungen. Die Selektion begünstigt dann das Überleben von Trägern vorteilhafter Mutationen. Mutationen, die immer wieder auftreten, werden als wiederkehrende Mutationen bezeichnet und sind in der Evolution von Bedeutung, während andere keine evolutionäre Transzendenz haben.

Migrationen

Migrationen umfassen die Ankunft von Individuen aus anderen Populationen (Einwanderung) oder die Abwanderung von Individuen aus der eigenen Population (Auswanderung). Der Genpool einer Population kann durch den Beitrag oder die Subtraktion von Allelen durch Migration variieren. Diese Veränderung wird als Genfluss bezeichnet.

Genetische Drift

Genetische Drift ist die Veränderung der Genfrequenzen, wenn die Anzahl der Individuen, die die nachfolgenden Zuchtgenerationen bilden, geringer ist als erforderlich, um die genetischen Frequenzen der Elterngeneration gut zu repräsentieren.

Gründer-Effekt

Je weniger Individuen eine neue Population gründen, desto stärker ist der Einfluss auf die Merkmale, und die Nachkommen werden der Gründerpopulation ähnlicher sein als der Ursprungspopulation.

Flaschenhals-Effekt

Wenn es durch Ereignisse wie Dürren, Plagen oder Brände zu einer drastischen Verringerung der Individuenzahl kommt, führt dies zu genetischer Drift.

Natürliche Selektion

Natürliche Selektion ist die Eliminierung von weniger fitten Individuen mit geringerer biologischer Fitness. So entstehen Anpassungen.

Die resultierenden Genfrequenzen sind das Ergebnis des Gleichgewichts zwischen Mutation und Selektion. Es gibt drei Arten der Selektion:

• Gerichtete Selektion: Bevorzugt einen extremen Genotyp. Zum Beispiel die Erhöhung der durchschnittlichen Größe einer Art.
• Stabilisierende Selektion: Bevorzugt einen intermediären Phänotyp. Zum Beispiel die Beibehaltung der durchschnittlichen Größe.
• Disruptive Selektion: Begünstigt beide extremen Phänotypen. Dies kann dazu führen, dass sich eine Population in zwei Subpopulationen aufspaltet, da weder sehr kleine noch sehr große Individuen bevorzugt werden.