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Biologie: Evolution, Abstammung, DNA

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Abstract
Biology

University, School

Gymnasium Rostock

Grade, Teacher, Year

2012, 2

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Bio- Lernzettel: Gemeinsamkeiten pflanzl. & tier. Zelle Unterschiede, pflanzl. Zelle hat Zellkern Vakuole Golgl-Apparat Chloroplasten mit Chlorophyll Zellmembran Zellwand Lysosomen Zellplasma Ribosomen Endoplasmatisch­e Reticulum Rot= Zelluläre Grundlage der Vererbung, schwarz= Bestandteile + Funktion pflanzl. Zelle Zellwand - grenzt Zelle ab - Schutzfunktion - Stützfunktion - besteht aus Stoff Zellulose + durch winzige Poren (Trüffel) unterbrochen Zellmembran - kontrolliert Stoffaufnahme - Wasser & darin gelöste…

Bio

  1. Evolution

beschreibt Vorgang, wonach sich die heutige Lebewelt in geologischen langen Zeiträumen allmählich entwickelt hat. In diesem Entwicklungsprozess haben sich die Lebewesen verändert von einfachen zu komplexeren Formen.
Evolutionstheorie steht in Widerspruch mit biblischem Schöpfungsbericht.

Schlussfolgerungen des Stammbaums:

- Entwicklung verlief nicht gradlining – endete oft in Sackgassen  Lebensformen sterben aus

- Je weiter wir zurück gehen, desto unähnlicher werden die Lebensformen

- Wegen ständig neuerfolgenden Auffächerung entstand ungeheure Vielfalt an Lebewesen

2. Was spricht für die E-Theorie

Je näher 2 Arten verwandt sind, desto mehr Gemeinsamkeiten haben sie

gen. Information muss ähnlicher sein, als die zwischen weiterentfernten Arten.

Wichtigster Beleg für Evolution sind die paläontologischen Befunde, im wesentlichen Fossilien sowie Belege aus der vergleichenden Anatomie:
1. Rudimente  Überbleibsel der Vergangenheit die keine Funktion mehr erfüllen
2. Atavismen  Strukturen, die versehentlich bzw. irrtümlich wieder auftauchen, jedoch einer längst vergangenen Epoche angehören (z.B Körperbehaarung)
3. Es gelten 3 Homologiekriterien:

  1. Kriterium der Lage
    Strukturen sind dann homolog, wenn sie in einem gemeinsamen Bauplan die selbe Lage einnehmen

  2. Kriterium der spezifischen Qualität
    Strukturen sind dann homolog wenn sie in ihrem Aufbau übereinstimmen.

  3. Kriterium der Kontinuität
    Strukturen sind dann homolog wenn sie sich über zwischenformen verbinden lassen


3.Molekularbiologische Verfahren für Hinweise für Verwandschaften bzw. Abstammung

1. Serumtest

Man entnimmt dem Menschen Blut und filtert das Serum heraus. Dieses wird dem Hasen eingespritzt. Der Hase bildet nun Antikörper gegen die ihm fremden Bluteiweiße. Nach 14 Tagen wird dem Hasen Blut entnommen und daraus das Serum gewonnen  Anti human Serum.
Anti human Serum + menschl.

Serum = 100% Verklumpung
Anti human Serum + Schimpansen Serum = 80% Verklumpung
Anti human Serum + Gorilla Serum = 60% Verklumpung

Grund: Nur ein Prozentsatz der Eiweiße des Schimpansen wird mit deren des Menschen identisch sein. Noch weniger Eiweiße stimmen zwischen Mensch und Gorilla über ein.
Fazit: Je mehr Eiweiße übereinstimmen, desto mehr gen. Übereinstimmung.  desto mehr Verwandschaft.

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2.Vergleich von DNA und Proteinen

Es lassen sich natürlich auch DNA oder Aminosäuresequenzen direkt vergleichen.

Aus den Differenzen lassen sich dann Rückschlüsse, sowohl auf Verwandtschaft als auch die Trennung im Stammbaum schließen:

ZB DNA : ACCACTTTCAC Zebra
ACC
GCTTACAC Antilope
TCGCATTTGGC Pferd
Aminosäuresequenzen : Lys-Len-Iso-Len-Ser-Phe Floh
Lys-Len-Iso-Len-Ser-Phe Laus
Lys-
Iso-Ser-Len-Ser-Iso  Zeche

Daraus kann man schließen, dass der Floh und die Laus im Stammbaum erst vor kurzer Zeit getrennt haben. Beim Vergleich Floh Zeche ist dies schon lange Zeit davor geschehen.

DNA Hybridisierung :

Doppelstränge lassen sich jeweils durch vorsichtiges erhitzen voneinander trennen. Der Schmelzpunkt hängt von der Anzahl der H-Brücken ab. In einem nächsten Schritt bringt man Einzelstränge der verschiedenen Arten zusammen und diese lagern sich aneinander.


Skizze:


Hybridstränge

Nun werden die Hybridstränge und die Temperatur gemessen bei der sich die Doppelstränge trennen. Die Einzelstränge bei Schimpanse und Mensch passen deutlich besser zusammen und deshalb finden sich auch viel mehr komplementäre Basen zusammen, was dazu führt dass auch deutlich mehr H- Brücken gebildet werden.
 Die Trennung ist also auf Grund dessen viel aufwendiger

-Jedes Lebewesen hat das Bedürfnis und die innere Kraft sich den jeweiligen Umwelterfordernissen anzupassen.

-Dazu kann es sein Äußeres gezielt verändern, indem es zb. bestimmte Strukturen verstärkt oder auch verkümmern lässt.

-Diese individuell erworbenen Eigenschaften vererbt es an seine Nachkommen weiter.

Haupteinwand : Bis Heute ist nicht nachgewiesen, dass individuell erworbene Eigenschaften weiter vererbt werden können.

Charles Darwin :

  1. Lebewesen produzieren mehr Nachkommen als zur Erhaltung der Art unbedingt notwendig wären.

  2. Bei sexueller Fortpflanzung sind alle Nachkommen untereinander verschieden, es gibt also eine Variation der Nachkommen

  3. Unter den gebotenen Varianten sucht sich die Natur die am besten geeigneten aus. Es überleben also nur die Bestgeeigneten survival of the fittest.

Den Auslöseprozess nennen wir heute Selektion (natürliche Selektion = wenn die Natur aussucht)


Synthetische Evolutionstheorie:

gängige Theorie.
Sie stimmt mit allen wesentlichen Punkten mit Darwin überein, ergänzt sie nur um neue Erkenntnisse, insbesondere aus der Genetik.

Variationen:

Dafür verantwortlich sind im wesentlichen Mutation und Rekombination.

Mutation:  Schafft etwas völlig neues (ist meist Nachteilhaft, rein zufällig und nicht zielgerichtet)
 asexuelle Form

Rekombination:  Mischt bereits vorhandene Anlagen ( Bei Meiose und Befruchtung also nur bei sexueller oder geschlechtlicher Fortpflanzung)
 sexuelle Form

Beispiel :

Es gibt Schneckenarten die sich sowohl sexuell als auch asexuell fortpflanzen. Durch den Befall von Parasiten gingen 60 % der asexuellen Form zugrunde. Bei der sexuellen Form waren es nur 15 %.
Unter den Nachkommen der sexuellen Form gab es Varianten die Ressistent waren und weiterhin Nachkommen produzieren konnten.
 Dies hat diese Art gerettet.
Bei der asexuellen Form gab es zufällig eine Mutante, die Resistent war und aus der Sicht neue resistente Nachkommen entwickeln konnten.

-Arten sind Fortpflanzungsgemeinschaften und nur Mitglieder der selben Art können sich Paaren und somit fruchtbare Nachkommen hervorbringen.

- Dies funktioniert natürlich nur, wenn die Mitglieder der Art zur selben Zeit im selben Raum sind

Besteht die Möglichkeit der Fortpflanzung, spricht man von einer Population.


Selektion:
-Die Selektion (natürliche Auslese) setzt an den Varianten an und bevorzugt die gerade am besten angepassten, welche der Konkurrenz ausweichen können.
-Sie bietet ihnen bessere Überlebenschancen und höhere Chancen sich fortzupflanzen.
-Das Erbgut dieser Bevorzugten wird sich also auf Dauer durchsetzten, wodurch sich also auf Dauer immer mehr Lebewesen immer besser an die Umwelt anpassen.

Selektionsfaktoren:
-Abiotisch :  Wind oder Temperaturen ; Salzgehalt ; Sauerstoffgehalt

-Ändern sich Umweltbedingungen, sind Lebewesen zum Wandel gezwungen, um nicht ausselektioniert zu werden.
- Dies läuft zwangsläufig zu veränderten Eigenschaften und einer Wandlung.
 ZB. Pferdeentwicklung.

Ändert sich die Umwelt kommt es zu einer transformierenden Selektion:


Bleibt die Umwelt lange Konstant , bleibt der bestehende Typ erhalten und man spricht dann von einer stabilisierenden Selektion:


-Selektion kann immer nur am Phänotyp einsetzen.
-Deshalb bleiben rezessive Anlagen verschont und können sich über die Generationen versteckt retten.
-Sie sind nur angreifbar, wenn sie reinerbig auftreten. ZB. Die Sichelzellenanämie

-Reinerbig sind Träger der Sichelzellenanämie (Kaum Überlebensfähig wegen der Sauerstoffarmut im Körper).

Begründung: Anlageträger Aa profitieren, weil sie beide Typen von Blutkörperchen ausbilden. Sie sind zwar nicht voll leistungsfähig, bekommen aber keine Malaria.
-Mit der Selektion wandeln sich Lebewesen über längere Zeiträume in andere Lebewesen um.
-Dabei entstehen zwar neue Arten, da eine Art aber die Andere ablöst ist damit keine Vermehrung verbunden.
-Damit diese Umwandlung aber überhaupt stattfinden kann, sind zwei Faktoren elementar:

1: Die Umwelt darf sich nicht zu schnell ändern
2: Die Potenz sich zu verändern muss den Tieren inne sein.


Wie ist die Artenvielfalt mit der Evolution vereinbart?

1Fall: Geographische (räumliche) Separation:

Beispiel Unke….(gelber Bauch /roter Bauch)
3Faktoren von denen es abhängig ist ob beim wiedertreffen neue arten oder nur zwei neue Rassen gebildet wurden: 1 Umweltbedingungen ( wie unterschiedlich )
2 Anpassungsfähigkeit
3
Zeit
-Besonders wirksam sind Lebewesen auf Inseln separiert.
-Derart isoliert kann es auf Inseln zur Entwicklung von Arten kommen, die sonst niergendwo auf der Welt vorkommen
(Endemismus).
Beispiel Eidechse (auf Insel leuchtend blau/auf Festland gelb braun)
wie kommt diese Situation zustande?
1. Stammpopulation wahrscheinlich Braun/Gelb
2. Seperation  Unterschiedliche Umwelten
3.Mutation bringt hier offensichtlich Vorteile (blau als Signalfarbe , die auf dem Festland unnötig ist) und wiederum bringt braun/gelbe Farbe auf der Insel nichts.

- Ökolationen müssen nicht unbedingt räumlich getrennt werden um mehrere neue Arten hervorzubringen.
-Es ist auch möglich, dass sich eine Stammpopulation innerhalb desselben Lebensraums auf verschiedene Bereiche aufteilt und dann getrennte Durchwicklungen entlaufen werden.

Befund: Auf Galapagos gibt es zahlreiche Finkenarten, während auf dem Festland nur eine Art vorkommt.


Begründung:

  1. Es hat eine Gründerpopulation gegeben.

  2. In einem konkurrenzfreien Raum kommt es zur massenhaften Vermehrung.

  3. Reservoire irgendwann ausgeschöpft.

  4. Nun waren Individuen bevorzugt, welche der Konkurrenz ausweichen konnten.

  5. Diese suchen neue ökologische Nischen auf
     Dies ist nur dann möglich wenn die Tiere Variationen aufweisen, die die Inanspruchnahme dieser Nischen ermöglicht (zb. Durch ihre Schnabel) bzw. muss der Lebensraum diese Nischen auch anbieten.

  • Je nach Angebot und Vielfalt der Nischen und der Anpassungsfähigkeit deren, kommt es so in relativ kurzer Zeit zu einer Aufspaltung der Stammarten in viele neue Töchterarten. Man spricht von adaptiver Radiation.

    Die größte Radiation hat zum Beispiel stattgefunden als Lebewesen vom Wasser zum Landleben übergegangen sind. Im Beispiel Australien kann man dies durch die Beuteltiere erkennen, welche von Jahrmillionen zu Jahrmillionen eine neue Vielzahl an Formen hervorgebracht haben.


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