Evolution

in Biologie, geschrieben von unbekannt

Was will die Evolution erklären:
Unter Evolution versteht man eine langsame beständige Entwicklung von einem niederen zu einem höheren Zustand. Es werden die Ursachen des Evolutionsvorgangs und die Abstammungsverhältnisse der Lebewesen untersucht.
Die Evolutionstheorie liefert Erklärungen über
  • die Entstehung des Lebens
  • die individuelle und die erdgeschichtliche Entwicklung der Lebewesen
  • die unterschiedlichen Formen der Lebewesen (Umwelt)
  • die Entstehung der Artenvielfalt
Man unterscheidet:
Kosmische Evolution: Entstehung von Raum, Zeit und Materie vor etwa 18 Mrd. Jahren (E. Hubble 1929: Urknalltheorie)
Chemische Evolution: Entstehung des Lebens auf der Erde
Biologische Evolution: Entwicklung von der 1. Zelle vor ca. 3 Mrd. Jahren zu etwa ½ Mio. Pflanzen- und 1,5 Mio. Tierarten.

Evolutionstheorien:

Kreationismus:
Ursprünglich ging man von der Unveränderlichkeit der Arten aus, wie man es aus dem biblischen Schöpfungsbericht ableitete.
 
Katastrophentheorie:
Der Zoologe George Cuvier verglich Anfang des 19. Jh. fossile Skelettfunde mit lebenden Tieren und erkannte den immer gleichen Grundbauplan (Homologie) trotz unterschiedlicher Gestalt. Große Naturkatastrophen hätten die Arten mehrmals vernichtet, worauf durch Neuschöpfung neue kompliziertere Lebewesen entstanden wären.
 
Abstammungstheorie:
Jean de Lamarck vertrat etwa zur selben Zeit bereits die Abstammungstheorie, die er durch die Verwandtschaft von Organismen erklärte, wonach heutige Arten von früheren ausgestorbenen Arten abstammen. Er stellte als erster Stammbäume auf.
 
Selektionstheorie:
Charles Darwin erklärte 1859 die Entstehung der Arten mit Hilfe seiner Selektionstheorie: Im „Kampf ums Dasein“ überleben die am besten an ihre Umwelt angepassten Individuen, die Fittesten überleben und pflanzen sich fort, die Ungeeigneten sterben aus.
 
Systemtheorie:
Seit etwa 1965 gibt es die Systemtheorie, eine Zusammenfassung von Erkenntnissen der Biologie, Chemie, Genetik, Kybernetik und Verhaltensforschung.

Faktoren der Evolution:
Art: alle Lebewesen, die ihren wesentlichen Merkmalen übereinstimmenund miteinander fruchtbare Nachkommen haben können.
Population: Die Individuen einer Art, die zu gleicher Zeit in einem bestimmten Gebiet leben und sich miteinander fortpflanzen.
Genpool: die Gesamtheit aller Gene bei d. Individuen einer Population.

Folgende Faktoren können Evolution, also Veränderungen im Genpool, bewirken:

  • Mutation: Plötzlich eintretende Veränderungen in Chromosomen oder Genen
  • Selektion: Natürliche Auslese durch Umwelteinflüsse, welche die Fortpflanzungsrate oder die Überlebenswahrscheinlichkeit verschiedener Genotypen unterschiedlich beeinflussen, dadurch werden vorteilhafte Eigenschaften ausgewählt.
  • Gendrift: Durch Zufallswirkung (Seuchen, Unwetter, …) stirbt eine Gruppe von Trägern bestimmter Merkmale plötzlich aus, der überlebende Teil mit etwas anderer genetischer Zusammensetzung breitet sich aus, der Genpool ändert sich;
  • Isolation: Gruppen von Individuen einer Art entwickeln sich unterschiedlich weiter, wenn sie voneinander getrennt werden. (z.B. durch Klimaveränderungen oder unterschiedliche Paarungszeiten)
Durch diese Evolutionsvorgänge werden bestimmte Gene vermehrt, während andere verschwinden.

Stammesgeschichte:
Homologie= Übereinstimmung, Entsprechung, gleiche Herkunft
Homologien im Bau der heutigen Lebewesen
Homologien von Verhaltensweisen
Homologien in der Entwicklung (Ontogenese)Biochemische Homologien
Gemeinsame Parasiten
Bedeutung der Verbreitung der Lebewesen für die Evolution
Bedeutung der Tier- und Pflanzenzüchtung für die Evolutionsforschung.

Entstehung des Lebens auf der Erde:
Urknall fand vor ca. 18 Mrd. Jahren statt. Entstehung unseres Sonnensystems vor ca. 15 Mrd. Jahren. Entstehung des Lebens erst vor ca. 3 Mrd. Jahren. Das Leben spielt sich in der Biosphäre ab, die sich wie eine dünne Schicht über die Erde zieht. Biosphäre = Untergrenze bis tief in die Ozeane. Nach oben reicht sie 10 km in den Himmel. Hier gibt es mind. 5. Mio. verschiedene Lebensarten.

 
Gängigste Theorien für das Leben:
  1. chemische Verbindung
  2. organische Materie
  3. geeignete Bedingungen verbinden sich zu lebensfähigen Organismen
  4. Gott schuf Himmel und Erde
Voraussetzungen für eine Biosphäre:
  1. Temperaturbereich in dem Leben existieren kann mind. –30- max. 90 Grad. Über 60 Grad zerfällt das Eiweiß.
  2. flüssiges Wasser muss vorhanden sein.
  3. Schutzschild (=Atmosphäre ca. 500 km dick) gegen Meteoriten, UV- und kosmischer Strahlung muss vorhanden sein.
  4. chem. Elemente- Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff
  5. Sonnenlicht ermöglicht die Photosynthese und ist Grundbaustein des Lebens.
Chemische Evolution:
Nach Entstehung der Erde war ihre Atmosphäre anders zusammengesetzt als heute: Sie bestand hauptsächlich aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf, es war kein freier Sauerstoff vorhanden. Die Energie für chemische Reaktionen lieferten radioaktive Strahlung, elektrische Entladung bei Gewittern und geothermische Wärme bei Vulkanismus sowie die starke UV-Strahlung (wegen fehlender Ozonschicht).

Millers Versuch 1953:
Er wies in einem berühmten Experiment 1953 nach, dass sich in der vermuteten Uratmosphäre unseres Planeten (Gemisch von Stickstoff, Wasserstoff, Methan, Ammoniak und Ethin) durch Blitzentladung die wichtigsten Bausteine des Lebens von selbst zu bildeten. Er konnte aber nicht beweisen, denn er hätte 1 Mio. Jahre warten müssen (Er war 18 J.)

Entwicklung des Lebens auf der Erde:

vor ca. 5 – 4,5 Mrd. Jahren:
Erde entsteht zusammen mit der Sonne und den anderen Planeten aus einer riesigen Gas und Staubwolke.
 
vor ca. 3,5 Mrd. Jahren:
Erste lebende Zellen (noch ohne Zellkern) biolog. Evolution beginnt.
 
vor 2 Mrd. Jahren:
Photosynthese beginnt.
 
vor 1,5 Mrd. Jahren:
Zellen mit Zellkern.
 
vor 1 Mrd. Jahren:
Entwicklung vielzelliger Pflanzen und Tiere beginnt.
 
vor 500 Mio. Jahren:
Schon große Vielfalt an wirbelloser Tiere. Leben ausschließlich auf Gewässer.
 
vor 400 Mio. Jahren:
Leben nun auch auf Land (Wirbeltiere haben Bauplan d. Fische), Insekt.
 
vor 300 Mio. Jahren:
Aus Amphibien werden Reptilien
 
vor 65 Mio. Jahren:
versch. Reptilien sterben aus (Dinosaurier). Auffaltung der Alpen.
 
vor 25 Mio. Jahren:
Entwicklung der Menschenaffen.
 
vor 7 Mio. Jahren:
Entwicklungslinie – Schimpansen und Menschen trennen sich.
 
vor 3,5 Mio. Jahren:
Aufrecht gehender affenähnlicher Vor-Mensch.
 
vor 400.000 Jahren:
Aus Homo Erectus wird Homo Sapiens (Afrika). Neandertaler Europa.
 
vor 10.000 Jahren:
Ende der Eiszeit. etwa 5 Mio. Menschen. Landwirtschaft beginnt.
 
um 1610:
Galilei bestätigt Kopernikus. Erde ist Planet d. Sonne umkreist.
 
1859:
Charles Darwin veröffentlicht die Theorie über die Entstehung der Arten.
 
1915:
A. Wegener „Theorie der Plattentektonik“.

1987:
5 Mrd. Menschen, jährlich kommen 100 Mio. dazu.

Stammbaum bei Tier und Pflanzen:
Pflanzen:

  1. Zellvorstufen = Ursuppe-
  2. kernlose Zellen = a.) Blaualgen und b.)Bakterien-
  3. Kernhaltige Zellen=
Niedere Organismen (kein Gewebe):
Algen (grün,rot,braun,Kieselalgen) und niedere und höhere Pilze- können Pflanzen oder Tiere sein.
Höhere Organismen (mit Gewebe)
höhere Pflanzen (Moose, Farne -Besitz echter Wurzeln, Blüten und Samenpflanzen zweikeimblättrige und einkeimblättrige).
Tiere:
  1. Zellvorstufen = Ursuppe-
  2. kernlose Zellen = a.) Blaualgen und b.)Bakterien-
  3. Kernhaltige Zellen=
Niedere Organismen (kein Gewebe) = Algen (grün,rot,braun,Kieselalgen)
und niedere u. höhere Pilze- können Pflanzen oder Tiere sein u. Urtiere.
Höhere Organismen (mit Gewebe)
Höhere Tiere: (Schwämme),
Hohltiere: (Würmer -wirbellose Wassertiere)
Chordatiere (98 % sind Wirbeltiere).

Blaualgen (Cyanobakterien):
Blaualgen sind eigentlich keine „richtigen“ Algen. Es handelt sich um eine Bakterienform, den Cyanobakterien.
Blaualgen führen die Photosynthese in den Chloroplasten durch. Blaualgen sind die einfachsten Photosynthese treibenden Organismen die wir kennen.

Was sind omnipotente Zellen:
Zellen, die unter bestimmten Voraussetzungen fähig sind, sich zu einem vollständigen Organismus zu entwickeln.

Biologische Evolution:

Voraussetzungen des Lebens:
  • Stoffwechsel: Aus der Umgebung aufgenommene Stoffe werden umgesetzt zu Baustoffen und Energie
  • Fortpflanzung: Durch Vermehrung wird einmal Erreichtes bewahrt und an Nachkommen weitervererbt
  • Reaktionsfähigkeit: Reizbarkeit, muss auf die Umwelt reagieren können
  • Bewegung: z.B. wachsen
Erstes Leben entstand vor ca. 3 Mrd. Jahren im Meer. Durch Symbiose entstanden erste kernlose Zellen (Prokaryonta) mit einfachem Ur-Stoffwechsel. Diese kernlosen Zellen (Bakterien und Blaualgen) betrieben Photosynthese, dabei bildete sich Sauerstoff. Erst durch Anreicherung der Atmosphäre mit diesem Sauerstoff wurde auch Leben an Land (Atmung) möglich.
Aus den kernlosen Zellen Prokaryonta entstanden kernhältige Zellen Eukaryonta mit Zellorganellen.
Es entwickelten sich erste niedere Organismen, die kein Gewebe bildeten. In der Folge kam es zur Bildung zahlreicher Einzeller (Protozoen), die sich in verschiedene Entwicklungsrichtungen spalteten: Algen, Urtiere und Pilze.
 
Aus den Einzellern entwickelten sich Vielzeller (Eumetazoen) mit Gewebe. Nun übernahmen einzelne Zellen unterschiedliche Funktionen. Bei den Tieren sorgten zusätzlich die Nervenzellen für eine rasche Höherentwicklung. Heute sind ca. 400.000 Pflanzen und ca. 1,5 Mio. Tierarten bekannt.
Aus den Chordatieren mit einer knorpelähnlichen Vorstufe der Wirbelsäule entstanden die Wirbeltiere (Amphibien, Reptilien, Fische, Vögel, Säugetiere) und schließlich der Mensch.

Hominisation: Ereignis der Menschwerdung
Vor etwa 5 Mio. Jahren kam es zu Klimaveränderungen, die eine Verringerung der Waldgebiete und somit eine Zunahme der Savannenflächen in Afrika zur Folge hatten. Älteste fossile Funde mit typisch menschlichen Merkmalen stammen aus Südostafrika.

Die Nahrungssuche wurde schwieriger, es mussten größere Entfernungen überwunden werden. Jäger mussten schneller laufen, Aasfresser orientierten sich an Geiern.
 
Man vermutet, dass diese Veränderung der Lebensbedingungen die Ursache für die Entwicklung des aufrechten Gangs war, der eine schnellere Fortbewegung erlaubte, die Hände freistellte und Werkzeugbenutzung erleichterte. Die Zuhilfenahme der Hände bei der Ernährung ermöglichte eine Rückbildung der Kaumuskulatur und damit eine Umbildung des Schädels (Vergrößerung der Gehirnkapsel). Zusammen mit dem vielseitigen Gebrauch der Hand führte dies zu einer Vergrößerung des Gehirns.
Es gibt jedoch keine scharfen Grenzen zwischen „noch Tier“ und „schon Mensch“. Auch weiß man nicht, ob der Übergang an einem oder an mehreren Orten erfolgte.

Sonderstellung des Menschen:
Das „Tier-Mensch-Übergangsfeld“ (TMÜF) charakterisiert sich aus mehreren Faktoren:

  • Aufrechter Gang (man ist zum Zweibeiner geworden)
  • Greifhand
  • Großer Schädel (für mächtige Ausbildung des Großhirns)
  • Gebrauch von Werkzeug
  • Verwendung von Feuer
  • Sprache
  • Augen nicht mehr seitlich am Kopf, nach vorne gerichtet
Stammbaum des Menschen
Seiner körperlichen Beschaffenheit nach gehört der Mensch zur Klasse der Säugetiere und zusammen mit den Affen und Halbaffen zur Ordnung der Primaten.
Mit den Menschenaffen bestehen so viele Ähnlichkeiten, dass man Menschen und Menschenaffen in der Familiengruppe der Hominoiden (Menschenähnlichen) zusammenfasst, denen auch die menschlichen Stammformen Dryopithecus (v. 25 Mio) und Ramapithecus (v. 14 – 4 Mio) angehören.
 
In dieser Gruppe bildet der Mensch eine eigene Familie der Hominoiden (Menschenartige), zu denen auch der Vormensch Australopithecus (ältester Fund Lucy ca. 3,6 Mio. Jahre alt) zählt. Der Australopithecus hatte bereits die Schwelle vom Tier zum Menschen überschritten, ernährte sich jedoch noch fast ausschließlich von pflanzlicher Nahrung.

Lucy (Endeckt 1974):
Australopithecus (ältester Fund Lucy ca. 3,6 Mio. Jahre alt).

Bei Lucy konnte der aufrechte Gang anhand des ziemlich vollständigen Beckenbereichs erkannt werden. Allein anhand einer Öffnung im Schädels kann man feststellen, ob ein Lebewesen aufrecht ging oder auf allen Vieren. Bei aufrecht gehenden Wesen ist sie an der Unterseite des Schädels, bei Tieren die auf allen Vieren gehen, an der Rückseite.
Mit dem Auftreten der Gattung Homo entstanden die ersten „echten“ Menschen.
Zu den echten Menschen zählen:
  • 1,5 Mio: Homo habilis ( = geschickt, Gebrauch von Werkzeugen, Funde in Afrika)
  • 1 Mio: Homo erectus ( = aufrecht, Afrika, Java, China, Europa)
  • 0,5 Mio: Homo sapiens ( = vernunftbegabt)
  • 100.000: Homo sap. neanderthalensis (verschwand vor 35.000 Jahren)
  • 100.000: Homo sapiens sapiens (Jetztmensch, älteste europ. Form: Cro-Magnon-Mensch)
Homo= Mensch
Hominisation= Menschwerdung
Hominid= Menschenartig
Hominoid= Menschenähnlich
Sapiens= weise
Erectus= aufrecht
Habilis= geschickt
Australis= südlich
Rama= Ast
Dryo= Wald
Pithecus= Affen

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