6. Evolution

Weil Evolution die Entstehung von Biodiversität erklärt, sind die Teildisziplinen Ökologie und Evolution eng miteinander verknüpft. Biodiversität meint allgemein den Reichtum unterschiedlichster Lebensformen auf der Erde. Diese Vielfalt ist faszinierend und gleichzeitig lebensnotwendig für die Biosphäre Erde. Biodiversität spielt sich in drei unterschiedlichen biologischen Strukturebenen ab:

• Konkretisiere diese drei Ebenen mit eigenen Beispielen aus.

Evolution ist ein stetiger, nicht zielgerichteter Prozess. Sie findet auf genetischer Ebene durch Mutation und Rekombination statt und führt durch Selektion zu einer Angepasstheit von Generation zu Generation:

• Beschreibe die Abbldung zum allgemeinen Ablauf von Evolution.
• Erkläre die Begriffe genetische Variabilitä und biologische Fitness.
• Erkläre, weshalb Rekombination, Mutation und Selektion auch als die drei Evolutionsfaktoren benannt werden.

Durch den Vorgang der Meiose werden die homologen Chromosomenpaare einer Zelle zufällig auf  die entstehenden Keimzellen aufgeteilt. Bei diesem Prozess kommt es zudem gelegentlich zum crossing-over: zwei homologe Chromsomenpaare tauschen einen Chromosmenabschnitt aus, so dass sich im Ergebnis das väterliche und mütterliche Chromosomenpaar mischen. 
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung verschmelzen zwei Keimzellen, dadurch wird das Erbgut rekombiniert: der Nachkomme enthält eine zufällige Mischung an väterlichen und mütterlichen Chromosomen, die vielleicht noch durch crossing-over variiert wurden.

Bei der Weitergabe von Erbinformation durch geschlechtliche Fortpflanzung entsteht in der nächsten Generation also eine große genetische Vielfalt - eine Basis von Evolution!

• Beschreibe in eigenen Worten, weshalb Rekombination ein Evolutionsfaktor ist.

Mutationen unterscheiden wir von der Art her nach Gen-, Chromsomen- (z.B. crossing-over) und Genommutationen. Meist haben Mutationen eine negative oder neutrale Wirkung, manchmal verbessern sie aber auch die biologische Fitness des INdividuums. Du weißt bestimmt, dass nur Mutationen des Erbguts einer Keimzelle (bzw. von Zellen im sehr frühen embryonalen Zustand) an die nachkommende Generation weitergegeben werden. Bei Bakterien und anderen Lebewesen ohne geschlechtliche Fortpflanzung bildet die Mutation den entscheidenden Treiber der Evolution.

• Beschreibe in eigenen Worten, was Mutationen mit Evolution zu tun haben.

Weiter oben hast Du erfahren, dass die natürliche Selektion mit den Begriffen Umweltfaktoren, biologische Fitness und Angepasstheit zusammenhängt. Jetzt gehen wir näher auf diesen schwierig zu verstehenden Ablauf ein. Zum einen erhältst Du eine Tondatei, zum anderen eine Präsentation in Form einer Bilderserie. 

• Informiere Dich zunächst mit der Tonaufnahme und erkläre anschließend den Ablauf der drei Selektionstypen selbst anhand der Bilderserie.

Im 19. Jahrhundert setzte sich die Erkenntnis durch, dass die unglaubliche Biodiversität durch einen evolutven Prozess entstanden ist. Dabei standen sich vor allem zwei grundsätzlich unterschiedliche Ansätze gegenüber: Ist Evolution von den Lebewesen her betrachtet ein passiver oder ein aktiver Prozess? Die folgenden zwei Abbildungen zeigen diesen völlig unterschiedlichen Evolutionsgedanken nach Darwin auf der einen und Lamarck auf der anderen Seite:

1. Evolution nach Darwin:

2. Evolution nach Lamarck:

• Vergleiche die beiden Evolutionstheorien. Erkläre, weshalb man bei Darwin von einem passiven, bei Lamarck von einem aktiven Ansatz spricht.
• Wie hätten Darwin und Lamarck jeweils das evolutive Zustandekommen der langen Giraffenhälse erklärt?

Selektion und damit Evolution findet statt, wenn (unter bestimmten Annahmen) die tatsächliche Merkmalszusammensetzung von der zu erwartenden deutlich abweicht. Welche Annahmen hierbei zugrunde liegen und wie man das allgemein und rechnerisch erklären kann, zeigt Dir dieser tonlose Film:

Oftmals wird der Genpool nicht durch eine natürliche, sondern durch eine zufällige Selektion verändert, dies fasst man als Gendrift zusammen: Der Genpool driftet plötzlich in eine zufällge, neue Richtung. Was dahintersteckt, verrät diese Aufnahme: