Grundlagen der Biologie und Erdgeschichte

Neo-Darwinismus

Obwohl Darwins Beitrag zur Evolutionstheorie bedeutend war, konnte seine Theorie keine befriedigende Antwort auf die Frage geben, wie Erbanlagen von Generation zu Generation weitergegeben werden, was die Ursache für die Variabilität der Populationen ist, auf die die natürliche Auslese wirkt. Evolution ist ein Phänomen der Population, nicht des Individuums. Es ist die Population, die sich entwickelt, da hier die genetische Variabilität vorhanden ist, die der natürlichen Auslese ermöglicht, zu wirken. Man musste bis zum zwanzigsten Jahrhundert warten, bis eine Synthese der darwinschen Theorie der natürlichen Auslese, der Mendelschen Genetik und der Chromosomentheorie der Vererbung durchgeführt wurde. Dies gab Anlass zur Populationsgenetik und führte zur Geburt des Neodarwinismus oder der synthetischen Evolutionstheorie.

Blutsverwandtschaft

Blutsverwandtschaft bezieht sich auf den Grad der Verwandtschaft zwischen zwei Personen, die von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Wenn dieser gemeinsame Vorfahre eine pathologische rezessive Mutation trug, ist es wahrscheinlich, dass diese Mutation auf die unmittelbaren Nachkommen übertragen wurde, wodurch diese zu mindestens Trägern wurden. Das Problem der Inzucht, zum Beispiel zwischen Geschwisterkindern (die ein gemeinsames Großelternpaar haben und daher durchschnittlich ein Achtel ihrer Gene teilen), besteht darin, dass es das Risiko erhöht, Kinder zu zeugen, die von einer Anomalie betroffen sind. Diese manifestiert sich, wenn ein Kind das mutierte Allel in homozygot-rezessiver Form erbt.

Analyse von Kreuzungsergebnissen

Man zählt die Anzahl der Nachkommen bei jeder Kreuzung und wendet mathematische Berechnungen an, um die Daten zu analysieren. Bei experimentellen Kreuzungen sollten die beobachteten Häufigkeiten der einzelnen Phänotypen berechnet werden, um sie mit den erwarteten Häufigkeiten und theoretischen Wahrscheinlichkeiten zu vergleichen. Die aus den Kreuzungen abgeleiteten Ergebnisse sind in allen Fällen, die sich mit der Übertragung eines Merkmals durch ein Gen mit zwei Allelformen und dominanter Vererbung befassen, zutreffend.

Das Präkambrium: Ursprung des Lebens und der Erde

Bildung der Erde und erste Lebensformen

Das Präkambrium-Äon beginnt mit der Bildung der Erde vor etwa 4.540 Millionen Jahren. Es ist die Zeit, in der die ersten kontinentalen Kerne und primitiven Ozeane entstanden. Hier entwickelten sich aus abiotischen chemischen Vorläufern die ersten Lebensformen: die prokaryotischen Zellen.

Das Archaikum und die Evolution des Lebens

Das Archaikum begann vor etwa 3.800 Millionen Jahren und ist durch tektonische Aktivität auf der Erde gekennzeichnet. Die Entstehung des Lebens erfolgte relativ früh. Aus dem primitiven prokaryotischen LUCA (Last Universal Common Ancestor) entwickelten sich zunächst anaerobe Bakterien, gefolgt von photosynthetischen Cyanobakterien und später aeroben Bakterien, die Vertreter der Domänen Bakterien und Archaea sind.

Das Proterozoikum: Eukaryoten und Sauerstoffanstieg

Das lange, von Bakterien dominierte Leben dauerte etwa 2.000 Millionen Jahre, bis im mittleren Proterozoikum (vor etwa 1.800 Millionen Jahren nach ihrem Erscheinen) durch einen Prozess der symbiotischen Evolution die ersten eukaryotischen Vertreter des Reiches Plantae (Algen) und Protozoen entstanden. Die Aktivität der photosynthetischen Organismen (Cyanobakterien und Algen) führte zu einem schrittweisen Anstieg des atmosphärischen Sauerstoffs und einer Reduzierung des Kohlendioxids.

Der "Schneeball-Erde"-Effekt und die Ediacara-Fauna

Im späten Proterozoikum, vor etwa 610 Millionen Jahren, sank die Konzentration von atmosphärischem Kohlendioxid, das von photosynthetischen Organismen verbraucht wurde, auf ein außerordentlich niedriges Niveau. Dies führte zu einer Reduzierung der Treibhausgase, und das Klima der Erde kühlte sich deutlich ab. Der starke thermische Rückgang führte zu einer fast vollständigen Vereisung des Globus, dem sogenannten „Schneeball-Erde“-Effekt. Ein Großteil der Erdoberfläche war eingefroren, sodass nur ein schmaler Streifen am Äquator eisfrei blieb. Diese Umweltkatastrophe stellte eine enorme Belastung für die eukaryotischen Organismen dar. Viele starben, während andere, die durch die extremen Umweltbedingungen viele Mutationen akkumulierten, eine große genetische Vielfalt entwickelten.

Im späten Präkambrium, vor etwa 580 Millionen Jahren, wurde nach der großen Vereisung der Grundstein für das Erscheinen der ersten Mitglieder des Tierreichs gelegt. Diese Tiere sind durch Fossilien der Ediacara-Fauna vertreten, wirbellose Tiere mit weichem Körper, wie Charniodiscus (buschig aussehend) und Spriggina (mit abgeflachtem Körper). Später, mit dem Erscheinen kleinerer Tiere mit Schalen, die der Tommotium-Fauna zugeordnet werden, wie Anabarites mit röhrenförmigem Aussehen. Die meisten dieser Organismen starben im späten Präkambrium allmählich aus.