Synthetische Evolutionstheorie: Konzepte & Populationsgenetik

Synthetische Evolutionstheorie

1. Was ist eine Art?

Eine Gruppe von Lebewesen, die eine gemeinsame evolutionäre Geschichte teilen, mehrere gemeinsame anatomische und physiologische Eigenschaften aufweisen und in der Lage sind, sich zu reproduzieren und fruchtbare Nachkommen zu zeugen.

2. Überblick über Evolutionstheorien und Fixismus

Fixistische Theorien:

Die Vorstellung, dass Arten Produkte eines Schöpfers und daher unveränderlich sind, d.h. sich nicht entwickeln können.

Wichtige Vertreter des Fixismus:

Platon und Aristoteles waren sich zwar uneins über bestimmte Aspekte der natürlichen Welt, stimmten jedoch darin überein, dass Arten Produkte eines Schöpfers und daher fix, d.h. unveränderlich, sind.

Carl von Linné:

Ein schwedischer Naturforscher, der ein System zur Klassifikation und Nomenklatur von Lebewesen entwickelte, das als binominale Nomenklatur bekannt ist, da jeder Art zwei Namen zugewiesen werden.

Georges Cuvier:

Berühmt für sein Wissen über Fossilien und als Vater der Paläontologie bekannt. Cuvier erkannte, dass in früheren Zeiten sehr unterschiedliche Organismen existierten als heute. Er postulierte, dass im Laufe der Erdgeschichte mehrere Katastrophen stattgefunden hatten, die die vorhandene Flora und Fauna auslöschten und zur Entstehung anderer Tierarten führten.

3. Prinzipien der Lamarckschen Evolutionstheorie

Diese Theorie, auch als Transformismus bekannt, postuliert die Evolution der Arten. Lamarck glaubte, dass die Natur die ersten Lebewesen spontan erschaffen hatte und diese sich unter ständiger Veränderung befanden. Sie basiert auf zwei Hauptprinzipien:

• Die Funktion schafft das Organ: Dies bedeutet, dass Anpassungen von Lebewesen als Folge ihrer Wechselwirkungen mit der Umwelt entstehen. Für Lamarck wird ein Teil der Anatomie eines Lebewesens durch die Umwelt geformt. Dies erklärt den Ursprung des langen Halses der Giraffe: Durch die Notwendigkeit, Blätter von hohen Bäumen zu erreichen, streckte sie ihren Hals so sehr, dass sie am Ende ihres Lebens den längsten Hals hatte.
• Erworbene Eigenschaften werden vererbt: Das heißt, alle Merkmale, die ein Individuum während seines Lebens erwirbt, werden an die Nachkommen weitergegeben. So vererbten die Giraffen das erworbene Merkmal (langer Hals) an ihre Kinder.

4. Uniformitarismus und Gradualismus

Die Theorie des Uniformitarismus besagt, dass die geologischen Kräfte, die die Struktur der Erdkruste in der Vergangenheit sehr langsam und allmählich geformt haben, auch heute noch als Modifikatoren dieses Reliefs wirken. Dazu gehören die Einwirkung von Wind und Wasser sowie vulkanische Aktivität.

Gradualismus:

Der Gradualismus beschreibt die Veränderungen in der Erdkruste als einen sehr langsamen und kontinuierlichen Prozess.

5. Darwins Evolutionstheorie: Beobachtungen und Schlussfolgerungen

• Erste Beobachtung: Populationen neigen dazu, sich geometrisch zu vermehren, da die Nachkommenzahl viel höher ist als die der Eltern.
• Zweite Beobachtung: Trotz der Überproduktion von Nachkommen bleibt die Individuenzahl einer bestimmten Population über die Zeit relativ konstant.
• Erste Schlussfolgerung: Da mehr Individuen geboren werden, als normalerweise überleben können, muss es einen Wettbewerb zwischen ihnen geben, einen Kampf um Nahrung und Raum. Dies ist der Kampf ums Dasein. Dieser Kampf entscheidet, welche Individuen überleben und welche nicht.
• Dritte Beobachtung: Individuen derselben Art sind nicht alle gleich. Es gibt sowohl vorteilhafte als auch nachteilige Variationen.
• Zweite Schlussfolgerung: Im Kampf ums Dasein triumphieren jene Individuen, die vorteilhafte Abweichungen aufweisen – die am besten Angepassten. Dies führt zur natürlichen Auslese.

6. Mutationen und ihre Bedeutung für die Evolution

Es wurde vorgeschlagen, dass Mutationen für den eigentlichen Mechanismus der Evolution verantwortlich sind, da sie neue Veränderungen im genetischen Material hervorrufen und erblich sein können.

Bedeutende Vertreter:

• Hugo de Vries
• Morgan
• Huxley
• Müller

7. Die Synthetische Evolutionstheorie (Neo-Darwinismus)

Grundlagen des Neo-Darwinismus:

In den 1930er Jahren formulierten Wissenschaftler wie Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr und George Simpson die Synthetische Evolutionstheorie, auch bekannt als Neo-Darwinismus. Diese Theorie versucht, die Unterschiede zwischen den Ansichten von Darwinisten und Genetikern zu überbrücken, indem sie einen neuen Mechanismus der Evolution erklärt.

Der Neo-Darwinismus integriert die darwinistischen Konzepte der genetischen Variation und natürlichen Selektion mit dem modernen Verständnis von Mutation, Populationsgenetik, Molekulargenetik und neuen Fossilienfunden. Dazu gehören auch die folgenden Konzepte:

• Mikroevolution (klassischer Neo-Darwinismus): Die Entstehung neuer Arten wird als Ergebnis der Akkumulation kleiner Variationen betrachtet, die durch zufällige Mutationen und Rekombinationen verursacht und über einen längeren Zeitraum durch natürliche Selektion angesammelt werden.
• Makroevolution: Diese Theorie betrachtet, dass zufällig ausgewählte einfache Variationen die großen "Sprünge" der Evolution nicht erklären können.

Sie basiert daher auf komplexeren Konzepten wie genetischer Drift und sprunghafter Speziation.

Die Population wird als die genetische Einheit der Evolution betrachtet, und der Mutationsprozess als der Mechanismus, aus dem sie entsteht.

Postulate der Synthetischen Theorie:

• Mutationen und genetische Rekombinationen, die in der Meiose auftreten und zufällig sind, sind die Quelle der genetischen Variabilität.
• Die natürliche Selektion wirkt auf Variationen, wodurch Individuen mit Merkmalen, die an die Umgebung angepasst sind, begünstigt werden.
• Große evolutionäre Veränderungen in Populationen sind Konsequenzen der Akkumulation kleiner Veränderungen über einen längeren Zeitraum, ein Prozess, der als Gradualismus bezeichnet wird.
• Darüber hinaus unterscheidet sich der biologische Artbegriff vom klassischen Konzept, das die Art als eine Reihe fester Merkmale von Individuen innerhalb bestimmter Grenzen betrachtet. Derzeit gibt es einen dynamischen Artbegriff: eine Gruppe von Individuen, die eine gemeinsame evolutionäre Geschichte teilen, ähnliche Eigenschaften aufweisen und in der Lage sind, sich zu reproduzieren und fruchtbare Nachkommen zu zeugen.

8. Homologe Strukturen

Sie haben den gleichen evolutionären Ursprung, nehmen aber verschiedene Formen an, da sie an unterschiedliche Funktionen angepasst sind.

9. Analoge Strukturen

Strukturen, die einen anderen evolutionären Ursprung haben, aber an die gleiche Funktion angepasst wurden.

10. Vestigiale Strukturen

Dies sind Strukturen, die im Allgemeinen reduziert sind und angeblich bei ihren Vorfahren funktional waren, aber heute keine bekannten Funktionen in den bestehenden Organismen mehr erfüllen.

Populationsgenetik und Variation

1. Die Population als genetische Einheit

Die Population gilt als die genetische Einheit der Evolution, da evolutionäre Prozesse in Populationen und nicht in einzelnen Individuen stattfinden.

2. Definition der Populationsgenetik

Die Populationsgenetik ist ein Zweig der Biologie, der Populationen, ihre genetische Zusammensetzung und deren Veränderungen im Laufe der Zeit, die Übertragung erblicher Merkmale von einer Generation zur nächsten sowie die Ursachen genetischer Veränderungen untersucht.

3. Der Genpool

Der Genpool ist die Gesamtheit aller Gene (und ihrer Allele) innerhalb einer Population, die das genetische Erbe dieser Population bilden.

4. Genotypfrequenzen in Populationen

Die Genotypfrequenz ist die Häufigkeit jedes möglichen Genotyps, der in einer bestimmten Mendelschen Population auftritt. Wenn beispielsweise in einer Vogelpopulation eine genotypische Variation das Merkmal "gekrümmter Schnabel" (PP) bestimmt, wird der Anteil dieser Variante berechnet, indem die Anzahl der Vögel mit gebogenem Schnabel durch die Gesamtzahl der Vögel in der Population (N) geteilt wird.

5. Faktoren, die den Genpool beeinflussen

• Genetische Rekombination: Während des Prozesses der geschlechtlichen Fortpflanzung ist es möglich, die genetische Variabilität zu erhöhen.
• Mutationen: Obwohl genetische Rekombination die Entstehung neuer Genotypen ermöglicht, ist die Fähigkeit genetischer Kombinationen nicht unendlich. Mutationen sind die primäre Quelle neuer Allele.
• Genfluss: Die Aufnahme neuer Gene in eine Population kann durch die Migration von Individuen aus anderen Populationen erfolgen.
• Natürliche Selektion und Anpassung: Individuen mit genotypischen Unterschieden, die zu Phänotypen führen, welche besser für den Kampf ums Dasein geeignet sind, haben eine höhere Wahrscheinlichkeit, eine zahlreiche Nachkommenschaft zu hinterlassen.
• Speziation: Die Speziation ist ein dynamischer Prozess, durch den neue Arten aus bereits existierenden Arten entstehen.

6. Genfluss (Migration)

Genfluss, auch als Migration bezeichnet, ist der Transfer von Genen von einer Population zu einer anderen.