Mechanismen der Evolution. Übersicht. Lamarck und Darwin Variation natürliche Selektion, sexuelle, künstliche Gendrift Artbildung adaptive Radiation

Transkript

1 Mechanismen der Evolution 1 Übersicht Lamarck und Darwin Variation natürliche Selektion, sexuelle, künstliche Gendrift Artbildung adaptive Radiation 2

2 Jean Baptiste de LAMARCK... der häufige Gebrauch eines Organs [stärkt] dasselbe allmählich...; der konstante Nichtgebrauch... lässt es endlich verschwinden Alles, was die Individuen... durch den Einfluss des vorherrschenden Gebrauchs oder konstanten Nichtgebrauchs eines Organs erwerben oder verlieren, wird... auf die Nachkommen vererbt, vorausgesetzt, dass die erworbenen Veränderungen beiden Geschlechtern... gemeinsam ist. Jean Baptiste de LAMARCK Veränderungen der Umwelt innere Bedürfnis Gebrauch Nichtgebrauch Entwicklung Verkümmerung Vererbung neu erworbener Eigenschaften 4

3 Charles DARWIN 5 Darwins Schlussfolgerungen 1. Beobachtung Potentiell exponentielles Wachstum der Population aufgrund übermässiger Fertilität 2. Beobachtung Durchschnittlich gleichbleibende Grösse der Populationen trotz auftretender Schwankungen 3. Beobachtung Lebensgrundlagen sind begrenzt 4. Beobachtung Variabilität in den Populationen. Jedes Individuum ist einzigartig 5. Beobachtung Ein Grossteil der individuellen Einzigartigkeit beruht auf Erblichkeit 2. Folgerung Diejenigen überlegen, die am besten an die Umweltbedingung angepasst sind (survival of the fittest) 1. Folgerung Existenzkampf der Individuen untereinander durch Überproduktion an Nachkommen (struggle of life) 3. Folgerung Natürliche Auslese führt zur Veränderung der Arten (natural selection) 6

4 Lamarck <-> Darwin Nach LAMARCK erfolgen zuerst die Anpassungen der Lebewesen an die Umweltbedingungen, die anschliessend durch Vererbung weitergegeben werden. Nach DARWIN entstehen zuerst durch Vererbung Lebewesen unterschiedlichen Eigenschaften, die anschliessend durch die Umweltbedingungen ausgelesen werden. 7 Wie? Wie geschehen die (bessere) Anpassungen an die Umweltbedingungen? -> Variation Wie werden diese Anpassungen an die nächste Generation weitergegeben? -> Vererbung 8

5 Aufbau von Populationen Population: Gruppe gleichartiger Individuen in einem begrenzten Verbreitungsgebiet, die sich ohne Einschränkung untereinander fortpflanzen. -> Genaustausch Genpool: Gesamtheit der Gene einer Population Ein einzelnes Individuum trägt nur ein Teil der Allele des Gesamtpools. Allelfrequenz: Häufigkeit, mit der ein bestimmte Allele in einer Population vertreten sind. -> Genotypen -> Phänotypen -> Variation 9 Aufbau von Populationen Genpool einer Population und welchen Faktoren er ausgesetzt ist. 10

6 Aufbau von Populationen Allelfrequenzen (für das Merkmal Farbe) in verschiedenen Generationen 11 Variation Wie sind diese Variationen zustande gekommen? Hainbänderschnecken- Polymorphismus 12

7 genetische Faktoren Mutation erschafft zufällig Neues -> Positives und Negatives Rekombination ermöglicht Neukombination von Genen -> neue Phänotypen 13 Welche Auswirkungen solche Unterschiede haben können... 14

8 natürliche Selektion GENOTYP Mutation & Rekombination PHÄNOTYP natürliche Selektion z u l l f ä i g + - Variation -> Allelhäufigkeit im Geenpool g e r i c h t e t 15 natürliche Selektion Fortpflanzungserfolg Fitness Lebenserwartung Fähigkeit Geschlechtspartner zu finden 16

9 natürliche Selektion 17 natürliche Selektion 18

10 natürliche Selektion abiotische Selektionsfaktoren biotische Selektionsfaktoren 19 Wirken der Selektion stabilisierende Selektion Beispiel: Kindersterblichkeit Kinder mit deutlich weniger oder mehr Geburtsgewicht als 3.75 kg haben eine erhöhte Kindersterblichkeit. Die Selektion arbeitet gegen beide Extreme. 20

11 Wirken der Selektion gerichtete Selektion Beispiel: Insektizid-Resistenz DDT war ein weit verbreitetes Insektizid. Nach ein paar Jahren intensiver Nutzung verlor DDT seinen Effizienz. Da die DDT-Resistenz der Selektionsfaktor war, überlebten nur Insekten, die resistent waren. 21 Wirken der Selektion aufspaltende Selektion Beispiel: Prachtfinkart in Kamerun Eine Population, deren Mitglieder zwei deutlich unterschiedliche Schnabelgrösse aufweisen. Klein -> weiche, kleine Samen Gross -> harte, grosse Samen Mittel -> ineffizient für alle Samentypen Vögel mit mittlerer Schnabelgrösse haben die geringste Fitness. 22

12 Wirken der Selektion 23 Bionik 24

13 sexuelle Selektion Selektion aufgrund der Ausprägung sekundärer Geschlechtsmerkmale -> Sexualdimorphismus 25 sexuelle Selektion Selektion aufgrund der Ausprägung sekundärer Geschlechtsmerkmale -> Sexualdimorphismus Fortpflanzungserfolg Fitness Lebenserwartung Fähigkeit Geschlechtspartner zu finden 26

14 sexuelle Selektion 27 sexuelle Selektion 28

15 sexuelle Selektion Sexualdimorphismus 29 sexuelle Selektion Sexualdimorphismus bei Ceratias holboelli 30

16 künstliche Selektion Hunderassen Tomatenzucht 31 Gendrift Neugründung Population Brand, Überschwemmung, etc. Flaschenhalseffekt 32

17 Gendrift 33 Gendrift Beispiel Präriehuhn Abnahme der Allelzahl pro Genort und Anzahl geschlüpfter Jungen in Illinois 34

18 Auswirkungen Gendrift Gendrift... 1)... spielt in kleinen Populationen eine grosse Rolle. 2)... kann dazu führen, dass sich Allelfrequenzen nach dem Zufallsprinzip verändern. 3)... kann zum Verlust von genetischer Variabilität in einer Population führen. 4)... kann dazu führen, dass nachteilige Allele im Genpool fixiert werden. 35 Artbildung Definition Art: Gruppe von Populationen, deren Angehörige sich unter natürlichen Bedingungen miteinander fortpflanzen und lebensfähige, fertile Nachkommen bilden können. 36

19 Isolationsmechanismen 37 Isolationsmechanismen 38

20 Artbildung 39 allopatrische Artbildung 40

21 allopatrische Artbildung Beispiel allopatrischer Artbildung bei Erdhönrnchen an zwei gegenüberliegenden Seiten des Grand Canyons 41 sympatrische Artbildung sympatrische Artbildung durch Autopolyploidie bei Pflanzen 42

22 Adaptive Radiation Def. -> Aufspaltung einer Stammart in viele neue Arten in kurzer Zeit Bedingung -> viele freie ökologische Nischen 43 Adaptive Radiation adaptive Radiationen im grossen Stil nach jedem Massenaussterben Massenaussterben und organismische Diversität. 44

23 Adaptive Radiation adaptive Radiation der Säugetiere nach dem Massenausstarben vor 65.5 Millionen Jahren 45 Adaptive Radiation 46

24 Adaptive Radiation adaptive Radiation auf Hawaii 47 Evolutionsfaktoren... Prozesse, welche den Genpool einer Population verändert Rekombination Mutation Selektion Gendrift 48