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Fachbereichsarbeit

Charles Darwin: Eine Biographie

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Fachbereichsarbeit
Biowissenschaften

Gymnasium Ried

2011

David F. ©
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Charles Darwin (1809-1882)

1.     Allgemein

2. Leben

3. Die Reise mit der HMS-Beagle

4. Entstehung der Evolutionstheorie

5. Der Darwinismus

5.1. Der universelle Darwinismus

6. Kritik am Darwinismus

7. Beispiele

7.1. Birkenspanner

7.2. Darwin-Finken

7.2.1. Evolution der Darwin-Finken

1. Allgemein

Charles Robert Darwin, englischer Wissenschaftler, begründete die moderne Evolutionstheorie mit seiner Erklärung, dass der Artenwandel und die Entstehung neuer Arten durch natürliche Selektion realisiert werde. Seine Arbeiten beeinflussten Biologie und Geologie grundlegend und gewannen auch Bedeutung für das moderne Denken.

2. Leben

Charles Robert Darwin war das fünfte Kind einer wohlhabenden und gebildeten Landarztfamilie. Sein Großvater mütterlicherseits war ein erfolgreicher Geschäftsmann, sein väterlicher Großvater der bekannte Naturwissenschaftler Erasmus Darwin.

Nach einer wenig erfolgreichen Schulzeit begann Darwin in Edinburgh Medizin zu studieren. Das Studium musste er nach zwei Jahren abbrechen, da ihn die Vorlesungen langweilten. Sein Vater schlug ihm vor, Geistlicher zu werden und Theologie zu studieren. In diesem Studium begegneten ihm dann zwei wichtige Persönlichkeiten: der Geologe Adam Sedgwick (1785-1873) und der Biologe John Stevens Henslow (1795-1861).

Henslow half Darwin, sein angeschlagenes Selbstvertrauen wiederherzustellen und brachte ihm genaue Beobachtung bei und wies ihn an bei der Erstellung von Sammlungen.

Mit 22 Jahren schloss Darwin seine Studien in Cambridge ab. Es wurde ihm - durch die hilfreiche Vermittlung von Henslow - das attraktive Angebot gemacht, mit dem englischen Forschungsschiff HMS Beagle eine Weltreise zu unternehmen.

Während der knapp fünfjährigen Weltreise (1831-1836) hatte Darwin die Gelegenheit, geologische Formationen der verschiedenen Kontinente und zahlreiche Fossilien und lebende Tiere zu untersuchen. Was Darwin am meisten beeindruckte, waren die Wirkungen der natürlichen Kräfte, welche die Erdoberfläche verändert haben.

Zu dieser Zeit waren die meisten Geologen Anhänger der Katastrophentheorie von Georges Cuvier, welche verschiedene frühere Lebensgemeinschaften zerstört haben sollte. Die jüngste Katastrophe war dieser Theorie zufolge die Sintflut, welche die gesamte Lebewelt hinweggespült haben soll - außer denjenigen Tieren, welche in der Arche Noahs waren. Für die Katastrophisten waren die Arten individuell erschaffen und unveränderbar.

Sir Charles Lyell griff diese Theorie in seinem bekannten zweibändigen Werk "Principles of Geology (1830-33)" an. Lyell behauptete, die Erdoberfläche verändere sich dauernd durch natürliche Kräfte, dies aber sehr langsam und über lange Zeitepochen. Darwin, der Lyells Buch mit auf die Beagle genommen hatte, fand, dass viele seiner Beobachtungen mit Lyells Hypothesen übereinstimmten.

Er fand Fossilien, welche den heutigen Arten sehr ähnlich waren. Auf verschiedenen Galapagosinseln vor der Küste Equadors beobachtete er Finken und andere Vögel (tortoise, mockingbird), welche nahe verwandt aber - von Insel zu Insel - verschieden in Merkmalen und Essgewohnheiten waren. Diese beiden Beobachtungen führten ihn zur Frage, ob ausgestorbene und heute lebende (rezente) möglicherweise verwandt seien.

Nachdem Darwin 1836 nach England zurückgekehrt war, begann er seine Ideen über die Wandelbarkeit der Arten aufzuschreiben. Eine Erklärung für den Artwandel aber fand er erst nach der Lektüre von einem Artikel von Thomas Robert Malthus (An Essay on the Principle of Population), einem englischen Ökonomen. Nach Malthus vermehrt sich die menschliche Bevölkerung mehr als die Nahrungsgrundlage zunimmt.

Vermehrt sich die Bevölkerung übermäßig, so wird sie nach unten reguliert durch natürliche Wirkungen wie Hungersnöte und Krankheiten oder soziale Auswirkungen wie Kriege.

Darwin übernahm sofort diese Gedanken und wendete sie auf Pflanzen und Tiere an. Etwa im Jahre 1838 hatte er seine Theorie der Evolutions durch natürliche Selektion bereits umrissen. In den nächsten 20 Jahren arbeitete er an diesen Gedanken und beschäftigte sich intensiv mit der Anatomie und Biologie von Tiergruppen wie Seepocken.

Der Zufall wollte es, dass Alfred Russel Wallace, ein weitgereister englischer Biologe, Darwin 1857 ein Manuskript zukommen ließ mit der Bitte um Publikation. Dieses Manuskript enthielt genau dieselben Gedanken, wie sie Darwin bereits skizzenhaft dargestellt und im Schreibtisch gelagert hatte. Die Abhandlung von Wallace zusammen mit einer Kurzfassung von Darwins Origin of Species wurde der Linnean Society vorgelegt.

Darwin wurde die Urheberschaft dieses Gedankens anerkannt. Ein Jahr später erschienen Artikel über die Arbeiten von Darwin und Wallace. 1859 konnte Darwin eine "Kurzfassung" seines Hauptwerks "On the Origin of Species" herausgeben.

Die Reaktionen auf das Buch Darwins waren prompt. Zu Beginn viel Kritik, vor allem von Seite der Kirche, die bis zu Beginn des 20. Jahrhunderts anhielt. Nach der Wiederentdeckung der Mendelschen Genetik wurde aber der Boden für den Darwinismus geebnet.

Den Rest seines Lebens verbrachte Darwin damit, verschiedene Details aus dem "Origin" zu verbessern und Beispiele dafür zu finden. Er publizierte weitere Werke wie: "The Variation of Animals and Plants Under Domestication (1868)", "The Descent of Man (1871)", and "The Expression of the Emotions in Animals and Man (1872)". Seine Zeitgenossen erkannten die Bedeutung Darwins.

3. Die Reise mit der HMS-Beagle

Nach den bis zum 7. September 1835 andauernden Vermessungsarbeiten vor Chile und Peru verließ die HMS Beagle die südamerikanische Westküste endgültig und brach in Richtung Galápagos-Inseln auf. Am 18. September betrat Darwin auf San Cristóbal zum ersten Mal eine der zahlreichen Inseln. Die Vermessungsarbeiten dauerten gut einen Monat. Darwin konnte auf den Inseln Floreana, San Salvador sowie Isabela Untersuchungen vornehmen und Tier- und Pflanzenproben sammeln.

Nicholas Lawson, der Direktor des Strafgefangenenlagers auf der Insel Floreana, machte ihn darauf aufmerksam, dass sich die auf den Galápagos-Inseln lebenden Schildkröten anhand ihrer Panzer bestimmten Inseln zuordnen ließen. Darwin schenkte zu diesem Zeitpunkt weder dieser Bemerkung noch den Galapagosfinken besonders viel Aufmerksamkeit.

Während der Weiterfahrt nach Neuseeland vervollständigte Darwin seine Theorie über die Entstehung der Korallenriffe, die er bereits an der Westküste Südamerikas begonnen hatte.

4. Entstehung der Evolutionstheorie

In die Zeit nach der Rückkehr fallen Darwins erste Gedanken über den Artwandel, auch wenn Darwin selbst später diesen Zeitpunkt auf die Zeit in Südamerika vorverlegte. Sein Glaube an die Konstanz der Arten wurde vor allem durch die Arbeiten von John Gould im März 1837 über die Vögel der Galápagos-Inseln erschüttert. Darwin hatte den Vögeln auf der Reise kaum Aufmerksamkeit geschenkt, die gesammelten Exemplare auch nicht den einzelnen Inseln zugeordnet.

Gould zeigte nicht nur, dass alle Arten eng verwandt (heute als Darwin-Finken zusammengefasst) sind, sondern dass bei diesen Vögeln keine klare Trennung zwischen Arten und Varietäten möglich ist, also keine klaren Artgrenzen bestehen.

Auf Seite 36 des ersten Notizbuches, „B“, entwarf er unter der Überschrift I think eine erste Skizze von der Entstehung der Arten durch Aufspaltung. Eine wichtige Grundlage für seine Überlegungen war der Gradualismus, wie er ihn aus Lyells Principles of Geology kannte. Die Veränderlichkeit der Arten und den Auslesemechanismus (künstliche Selektion) kannte Darwin aus der Tier- und Pflanzenzucht.

Als Kristallisationspunkt für die Ausformulierung seiner Selektionstheorie erwies sich das Wachstumsgesetz, wie es Thomas Robert Malthus in seinem Essay on the Principle of Population formuliert hatte und den Darwin im September 1838 las. Die Theorie von Malthus geht von der Beobachtung aus, dass die Bevölkerungszahl (ohne Kontrolle oder äußere Beschränkung) exponentiell wächst, während die Nahrungsmittelproduktion nur linear wächst.

Somit kann das exponentielle Wachstum nur für eine beschränkte Zeit aufrecht erhalten werden und irgendwann kommt es zu einem Kampf um die beschränkten Ressourcen. Darwin erkannte, dass sich dieses Gesetz auch auf andere Arten anwenden ließ und ein solcher Konkurrenzkampf dazu führen würde, dass vorteilhafte Variationen erhalten blieben und unvorteilhafte Variationen aus der Population verschwänden.

5. Darwinismus

Die von Darwin in dem Buch Die Entstehung der Arten vorgelegte Evolutionstheorie beruht auf zwei Säulen:

1) der Idee der Abstammung mit Veränderungen

2) der Idee der natürlichen Selektion.

Darwin war der Ansicht, dass die heutigen Organismen von sehr viel einfacheren Ahnen abstammen: Sie sind die Produkte ununterbrochener Vererbungslinien, die bis zum Ursprung allen Lebens zurückreichen. Inzwischen gibt es eine Menge Belege – von Studien uralter Fossilien bis hin zu den neusten Entdeckungen der Molekularbiologie –, die diese Theorie bestätigen.

Die Idee der Abstammung mit Veränderungen freilich hat nicht Darwin erfunden. Schon fünfzig Jahre vor ihm hatte Jean-Baptiste Lamarck behauptet, dass Lebewesen Produkte eines langen historischen Transformationsprozesses seien. Doch die von ihm vorgeschlagenen evolutionären Mechanismen, zu denen auch die Vererbung von durch die Umwelt hervorgerufenen Merkmalen gehörte, fanden keinen Anklang.

Es ist Darwins zweite wuchtige Idee – die Vorstellung, dass selbst komplizierteste Merkmale von Organismen das Ergebnis natürlicher Selektion sind –, die den Schlüssel zum langfristigen Erfolg seiner Theorie bildete. Natürliche Selektion bietet die wissenschaftliche Erklärung für so unterschiedliche Merkmale wie das Auge der Säugetiere, den Flügel der Vögel und die Fähigkeit der Pflanzen, Licht in Zucker umzuwandeln.

Die beiden Säulen der Evolutionstheorie sind die Folge des Zusammenspiels dreier markanter Eigenschaften lebender Organismen:

-          der Fortpflanzung (Individuen bringen Nachwuchs hervor),

-          der Vererbung (Gleiches bringt Gleiches hervor) und

-          der Variation (manchmal unterscheidet sich der Nachwuchs von den Eltern).

Zur natürlichen Selektion kommt es immer dann, wenn Unterschiede zwischen Individuen die Zahl der Nachkommen beeinflussen, die diese in die Welt setzen. Falls die Variationen, die die Fortpflanzung beeinflussen, vererbbar sind, ist das Ergebnis Evolution durch natürliche Selektion. Viele Generationen der Selektion in einer bestimmten Richtung – etwa der effizienten Fortbewegung durch die Luft – können zu komplizierten Strukturen wie Flügeln und dem koordinierten Prozess des Fliegens führen.

Zur Konkretisierung des Darwinismus bedarf es natürlich der Kenntnis dieser drei seinen Kern bildenden Prozesse. Wir müssen wissen, wie sich Organismen entwickeln und vermehren, was vererbt wird und wie dies geschieht, und wie vererbbare Variationen entstehen.

Gegen Ende des 20. Jahrhunderts gemachte Entdeckungen zeigen freilich, dass Vererbung viel mehr umfasst als nur die DNA. Wir kennen inzwischen eine Reihe von Mechanismen, die Zellen mit identischer DNA in die Lage versetzen, unterschiedliche Merkmale auszubilden, die an Tochterzellen weitergegeben werden. Diese epigenetische Vererbung ist ein entscheidender Bestandteil der normalen Entwicklung von mehrzelligen Tieren wie uns selbst.

Die Zellen der Bauchspeicheldrüse und der Haut unterscheiden sich eindeutig, haben jedoch dieselben Gene mit denselben DNA-Sequenzen. Mehr noch: Die Eigenschaften der Zellen werden über ihre jeweiligen Zelllinien vererbt, obwohl die Reize, die während der embryonalen Entwicklung die Unterschiede zwischen ihnen auslösten, längst nicht mehr vorliegen.

Epigenetische Vererbung ereignet sich nicht nur innerhalb von Individuen während ihrer Entwicklung, sondern auch zwischen Generationen : Einzelne Hefezellen oder bakterielle Zellen können epigenetischen Variationen von einer Generation an die nächste weitergeben; mehrzellige Organismen können sie durch Sperma und Eizellen übertragen. Falls der epigenetische Zustand der Keimzellen während der Entwicklung eines Organismus verändert wird, kann diese Variation an seine Nachkommen weitergegeben werden.

Gal Raz und eine von uns (EJ) sichteten kürzlich die wissenschaftliche Fachliteratur und fanden 101 Fälle epigenetischer Vererbung zwischen den Generationen – bei Bakterien, Pilzen, Einzellern, Pflanzen und Tieren –, und wir sind überzeugt, dass dies nur die Spitze eines sehr großen Eisbergs ist.

Zusätzlich zur zellularen epigenetischen Vererbung gibt es noch andere nicht genetische Wege, auf denen Variationen von Generation zu Generation übertragen werden können. Als Menschen sind wir uns dieser wohl bewusst: Die Übertragung kultureller Variationen wie etwa unterschiedlicher religiöser Überzeugungen ist ein Musterbeispiel. Doch gibt es noch viele weitere, weniger bekannte Beispiele von Informationen, die von den Eltern mit nicht genetischen Mitteln gelernt oder erworben werden: Sie reichen von den Fütterungstechniken von Affen und Ratten zu den Nahrungsvorlieben von Kaninchen und den Gesangsdialekten von Vögeln und Walen.

Anzuerkennen, dass Vererbung mehr umfasst als die DNA, hat Auswirkungen nicht nur für die Evolutionstheorie, sondern auch für Medizin und Landwirtschaft. So wissen wir etwa, dass einige umweltbedingte Schädigungen und Stressfaktoren wie z.B. vorübergehende Unterernährung zukünftige Generationen beeinträchtigen können. In evolutionären Studien müssen wir, weil vererbbare nicht genetische Variationen häufig umweltbedingt sind, unsere Vorstellung von Vererbung und Variation erweitern, um die Vererbung erworbener Variationen einzubeziehen – was jener einst verworfenen Vorstellung aus der Theorie Lamarcks entspricht.

Mit Sicherheit sollte man sie nicht auf „egoistische Gene“ reduzieren.

5.1. Universeller Darwinismus

Das Konzept des von Richard Dawkins und Daniel Dennett vorgeschlagenen universellen Darwinismus verallgemeinert den Darwinismus auf Gebiete auch außerhalb der Biologie. Dabei wird folgendes Schema genutzt:

  1. Reproduktion/Vererbung: Eine Anzahl von Einheiten, sogenannte Replikatoren, müssen fähig sein, Kopien von sich selbst anzufertigen oder andere Einheiten zu veranlassen, entsprechende Kopien zu erzeugen. Die Kopien müssen ebenfalls reproduktionsfähig sein und müssen Eigenschaften erben. Dabei werden verschiedene Variationen rekombiniert.
  2. Variation: Es muss eine Bandbreite von verschiedenen Merkmalen in der Population der Einheiten gegeben sein. Es muss einen Mechanismus geben, der neue Variationen in die Population einführt. Diese Varianten können zum Beispiel durch ungenaue Replikation entstehen.
  3. Selektion: Vererbte Merkmale müssen (auf längere Sicht gesehen) die Reproduktionsfähigkeit der Einheiten beeinflussen, entweder durch Überlebensfähigkeit (natürliche Selektion) oder die Fähigkeit, für die Reproduktion notwendige Partner zu finden (sexuelle Selektion). Die Überlebensfähigkeit kann sich dabei auf die konkrete Umgebung beziehen, einschließlich anderer entsprechender Systeme. Selektionsursachen können zum Beispiel Ressourcenknappheit oder die Möglichkeit zu Kooperation sein.

Wenn ein Replikant (Erbe) der Einheit oder des Organismus bis zur weiteren Reproduktionsstufe überlebt, beginnt der Prozess von neuem. Im anderen Fall kann er seine Eigenschaften nicht an die kommende Generation weitergeben. Bei engeren Formulierungen wird manchmal zusätzlich verlangt, dass Variation und Selektion auf verschiedene Einheiten wirken, Variation beim Genotyp und Selektion beim Phänotyp.

Teilweise können Eigenschaften auch an Komplexität verlieren, wenn der entsprechende Selektionsdruck nachlässt oder sich eine weniger komplexe Eigenschaft als vorteilhafter durchsetzt. Der Universelle Darwinismus sagt für die Entwicklung keine Zielrichtung voraus.

Ganz offensichtlich kann sich dies auf die biologische Evolution beziehen. Es gibt jedoch auch andere potentielle Bereiche, wovon das Mem, das als Replikator wirkt, wohl am bekanntesten ist. Es ist ein Konzept der Weitergabe und Veränderung von Ideen, das von Richard Dawkins in seinem Buch Das egoistische Gen (1976) eingeführt wurde.

Es ist jedoch umstritten, ob dies ein darwinischer Prozess ist, da es keine zwingenden Anzeichen dafür gibt, dass die bei den Memen stattfindenden Mutationen zufälliger Natur sind.

6. Kritik am Darwinismus

Darwin erntete für seine Thesen nicht nur großes Interesse, sondern auch scharfe Kritik. Es sollte Jahrzehnte dauern ehe seine Evolutionstheorie zur dominanten Strömung innerhalb des wissenschaftlichen Diskurses werden sollte.

Wenn diese Kritik an Darwin durch die fortschreitende Säkularisierung Europas hierzulande mittlerweile auch völlig unbedeutend geworden ist, so heißt das nicht, dass sie völlig verschwunden wäre. Insbesondere in den USA - mit ihren starken fundamentalischen Strömungen in den evangelikalen Kirchen und eigenen "christlichen Universitäten" - ist die Evolutionstheorie Darwins noch keineswegs gesellschaftlich anerkannter wissenschaftlicher Standard.

Duane T. Gish, der auf der Universität von Kalifornien in Berkeley Biochemie studiert hatte und heute einer der Direktoren des "Institute for Creation Research" und Professor am Christian Heritage College in San Diego ist, konnte etwa in einem auch auf Deutsch erschienen Buch nach langen Abhandlungen über Fossilienfunde und das "sprunghafte Auftreten neuer Arten schliessen: "Im Anfang schuf Gott . ist immer noch die modernste Aussage, die über unsere Herkunft gemacht werden kann!"

Wesentlich ernstzunehmendere Einwände stammen von Theoretikerinnen und Wissenschafterinnen, die zwar nicht die allgemeine Evolutionstheorie in Frage stellen, sprich die Entwicklung allen Lebens aus einem gemeinsamen Ursprung bejahen, aber die Motivationen und Spielregeln der Veränderungen wie sie Darwin annimmt, ablehnen.

Die Motivationen und Antriebe für die Evolution, wie sie Darwin, bzw. die DarwinistInnen annehmen, stellt auch der russische Anarchist und Universalgelehrte Peter Kropotkin in Frage. In seinem erstmals 1902 erschienenen Buch "Gegenseitige Hilfe in der Tier- und Menschenwelt" berichtet Kropotkin von seinen Reisen in Sibirien, auf denen er, obwohl er "emsig darauf achtete, nicht jenen erbitterten Kampf um die Existenzmittel zwischen Tieren, die zur gleichen Art gehören, entdecken [konnte].

Und es war dieser Kampf, der seitens der meisten Darwinisten - keinesfalls aber ständig von Darwin selbst - als das typische Kennzeichen des Kampfes um das Dasein und als Hauptfaktor der Entwicklung betrachtet wurde."

Kropotkin sieht in dieser Kampfschrift gegen den Sozialdarwinismus nicht den "suvival of the fittest" als Motor der Evolution, sondern stellt fest, dass die "gegenseitige Hilfe ein wichtiges progressives Element der Evolution darstellt"
Unabhängig davon, ob nun aber die Thesen Darwins für die Tier- und Pflanzenwelt Gültigkeit beanspruchen können oder nicht, erscheint es mir wichtig, dass sie keinesfalls den Anspruch erheben dürfen, auch im Bereich menschlicher Gesellschaften gültig zu sein.


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