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Fachbereichsarbeit

Die Evolutionstheorien anhand von Beispielen

3.116 / ~23 sternsternsternsternstern_0.2 Silke W. . 2016
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Fachbereichsarbeit
Biowissenschaften

Marie-Curie-Gymnasium Hohen Neuendorf

13,R., 2016

Silke W. ©
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sternsternsternsternstern_0.2
ID# 53994







09. Februar 2016


Die Evolutionstheorien

Abbildung 1 - Evolution am Beispiel von Flügeln (29.01.2015, 15:27 Uhr: )


Impressum

© 2016

Druck und Verlag: PW GmbH, Berlin

ISBN 978-3-0803-6

Printed in Germany

Im folgenden Heft werden die verschiedenen Evolutionstheorien beschrieben und erläutert. Dabei wird sowohl auf die Theorien von Darwin und Lamarck, als auch auf die synthetische Evolutionstheorie eingegangen. Die Theorien werden an einem Beispiel erklärt und schlussfolgernd verglichen.


Inhaltsverzeichnis


1.Allgemeine Einleitung 3

2.Lamarck und seine Evolutionstheorie 5

2.1.Kurzbiografie 5

2.2.Evolutionstheorie nach Lamarck 6

3.Darwin und seine Evolutionstheorie 7

3.1.Kurzbiografie 7

3.2.Evolutionstheorie nach Darwin 8

4.Synthetische Evolutionstheorie 10

4.1.Die Theorie 10

5.Vergleich der Theorien 14

6.Theorien am Beispiel des Urpferdes 16

6.1.Nach Lamarck 17

6.2.Nach Darwin 18

6.3.Nach der synthetischen Evolutionstheorie 19

7.Quellenverzeichnis 20


  1. Allgemeine Einleitung


Abbildung 2 - Evolution des Menschen (29.01.2015, 16:01 Uhr:


Das Wort Evolution stammt von der lateinischen Vokabel "evolvere" und bedeutet "entwickeln". Die biologische Evolutionstheorie verfolgt das Ziel, die Entwicklung der Arten als Ergebnis der organismischen Evolution zu erklären und deren Entstehung zu beschreiben. Unter organismischer Evolution versteht man einen realhistorischen Entwicklungsprozess; also jener , der stattgefunden hat und weiterhin andauert.1

Schöpfungsmythen waren die Anfänge der Entwicklung von Evolutionstheorien, und sollten die Frage nach dem Ursprung aller Organismen, beantworten. Es wurde angenommen, dass Gottheiten mit übernatürlichen Kräften, die Welt und alle Lebewesen schuf.

Thales von Milet (624 - 547 v.Chr.) veröffentlichte vor circa 2500 Jahren die ersten Ansätze, zur Entstehung der Welt. Seiner Meinung nach, sei Wasser der Ursprung alle Dinge gewesen. Aus Thales' Hypothese schloss sein Schüler Anaximander (610 - 547 v.Chr.), dass die ersten Tiere in Feuchtigkeit erzeugt worden waren und im Laufe der Zeit auf das trockene Land gewandert seien.

Er nannte das die "Urzeugung". Damit hatten alle Lebewesen eine Metamorphose, jedoch keine Stammesentwicklung, durchlaufen, was bedeutete, dass auch keine Evolution stattgefunden hätte.

Aristoteles' (384 - 322 v.Chr.) Ansicht zufolge, waren alle Organismen sowie ewig als auch unveränderlich und glaubte, dass in der Natur eine stufenweise Aufeinanderfolge von unbelebten Objekten bis hin zu Pflanzen und Tieren herrsche ("Scala Naturae"). Diese Stufenleiter baute sich von den niederen Organismen zu den höheren auf. Dabei standen Einzeller und andere kleine Organismen ganz unten, wohingegen der Mensch fast den obersten Platz einnahm. 2, 3

Abbildung 3 - Scala Naturae nach Aristoteles

(Vgl.Kullmann, S. 268)


Sowohl das Christentum, als auch das Judentum übernahmen Aristoteles Theorie und entwickelten daraus die Lehre der Konstanz der Arten, wobei diese jedoch erst auf mythische Weise durch einen Gott geschaffen worden seien. Diese Denkweise wird Kreationismus genannt und hielt bis ins Mittelalter an. Jedoch glauben zum Beispiel auch heute noch 9 von 10 Amerikanern teilweise oder gänzlich an den Kreationismus. 4

Im 15. Jahrhundert wendete man sich der Suche nach natürlichen Faktoren bzw. Ursachen als Ursprung der Welt und ihrer Organismen zu.

Die Möglichkeit des Reisens führte zu neuen Erkenntnissen in der Biologie. Leonardo Da Vinci (1452 - 1509) erkannte so Ähnlichkeiten zwischen den Beinskeletten von Pferden und Menschen. Des Weiteren untersuchte er auch Fossilien und befand, dass die Welt älter sein müsse als 6000 Jahre, welches den kirchlichen Ansichten widersprach. Mit dem Beginn der Aufklärung im 17. bzw. 18. Jahrhundert, fingen die Menschen an, die Dinge zu hinterfragen und rationale Erklärungen zu finden.

Ab dem 18. Jahrhundert begannen die Menschen, an eine Entwicklung des Lebens zu glauben und erkannten, dass die Erde älter als 6000 Jahre sein müsse. Trotzdem herrschte unter Gelehrten noch die Überzeugung von der Unveränderlichkeit der Arten. George Buffon war einer der Ersten, die vermuteten, dass der Mensch vom Affen abstammen könnte, beziehungsweise, dass sie gemeinsame Ursprünge besäßen.

Jedoch verwarf er diesen Gedanken wieder, da er weiterhin an den Kreationismus glaubte. 5, 6

  1. Lamarck und seine Evolutionstheorie

    1. Kurzbiografie

  • Jean-Baptiste de Lamarck wurde am 1. August 1744 in Bazentin-le-Petit (Frankreich) geboren

  • begann auf Wunsch seiner Eltern ein Studium am Jesuiten-Kolleg, brach dieses jedoch ab, um zur Armee zu gehen

    Abbildung 4 - J. B. Lamarck (30.01.2015, 12:58 Uhr:

  • folgend studierte er Medizin (1770 - 1774), beendet das Studium jedoch nicht

  • seine vielseitigen Stationierungen währen des Militärdienstes brachten ihm Wissen über die französische Botanik und Zoologie

  • gilt als Begründer der modernen Zoologie der wirbellosen Tiere und als Präger des Begriffes Biologie

  • 1793 wurde er zum Professor für "niedere (wirbellose) Tiere" ernannt

  • glaubte erst ab 1800 nicht mehr an das Konzept der Konstanz der Arten: nach seinem Studium, kam er zu der Ãœberzeugung, dass die Lebewesen nicht unveränderlich geschaffen worden waren, sondern eine langsame Entwicklung eine Evolution, durchliefen

  • war der erste bekannte Wissenschaftler der kompromisslos den Evolutionsgedanken vertrat und versuchte zu belegen

  • 1809 verleiteten ihn Untersuchungen Fossilien zum Konzept des Artenwandels , welches er auch in "Philosophie Zoologique" beschreibt

  • starb am 18. Dezember 1829 in Paris 7

    1. Evolutionstheorie nach Lamarck

Lamarck kam aufgrund verschiedener Untersuchung nicht nur zu der Annahme, das Arten sich im Laufe der Zeit verändern, sondern vermutete auch, dass die Welt älter als 6000 Jahre sein müsse. Desweiteren war er der Meinung, dass erste, einfache Organismen durch Urzeugung, also aus unbelebter Materie wie Schlamm oder Kot entstanden seien und das aus eben diesen Organismen nach und nach die heutigen Arten entstanden.

Aus seinen Untersuchungen und Vermutungen leitete Lamarck folgende Gesetze ab:

  1. Ein häufiger Organgebrauch stärkt das Organ bzw. führt zu einer stärkeren Ausprägung. Konstanter Nichtgebrauch hingegen führt zur Rückbildung oder Degeneration.

  2. Jede Eigenschaft, welche von Individuen durch konstanten Gebrauch oder Nichtgebrauch erworben oder verloren wurde (Modifikation), wird auf die Nachkommen vererbt. Durch eine solche Vererbung entstehe die Artenvielfalt, vorausgesetzt das beide Elternteile identische Veränderungen besitzen. 8

Abbildung 5 - Lamarck's Evolutionstheorie an dem oftmals verwendeten Beispiel der Halslänge von Giraffen(06.02.2015, 12:04 Uhr:


  1. Darwin und seine Evolutionstheorie

    1. Kurzbiografie

  • am 12. Februar 1809 in Shrewsbury (England) als Charles Robert Darwin geboren

  • einer der bedeutendsten britischen Naturwissenschaftlern

  • brach sein Medizinstudium ab, beendete das folgende Theologiestudium jedoch erfolgreich

    Abbildung - C. R. Darwin (29.01.2015, 16:03 Uhr:

    Abbildung 6 - C. R. Darwin (29.01.2015, 16:03 Uhr:

  • begann im Dezember 1831 eine fünfjährige Weltumseglung auf einem Vermessungsschiff, mit dem er z.B. auf die Galapagos-Inseln gelangte und welche sein Interesse für Geologie und Botanik

  • die dort aufzufindende Fauna weckte in ihm Zweifel am Kreationismus und der Konstanz der Arten; den Gedanken an seine Evolutionstheorie festigte er dann mit der Versicherung des Ornithologen J. Gould, der bestätigte, dass die Spottdrosseln auf den Galapagos-Inseln verschiedenen Arten angehörten

  • im September 1838 entwickelte er seine Theorie der natürlichen Selektion; als Grundlage nutzte er das Buch des Ökonomen Robert Malthus (dieser schrieb, dass das Bevölkerungswachstum der Menschen durch das Vorhandensein von lebensnotwendigen Ressourcen, wie Nahrung, begrenzt sei)

  • am 24. November 1859 erschien sein Buch "On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle of Life", mit welchem er seine Evolutionstheorie durch natürliche Auslese vorstellte

    1. Evolutionstheorie nach Darwin

Darwin begann 1838 mit der Weiterentwicklung von Lamarcks Evolutionstheorie. Thomas Maltus (1766 - 1834) Annahme, dass es in naher Zukunft zu Verteilungskämpfen zwischen den Menschen komme, da das Verhältnis des Zuwachses von Nahrungsressourcen und dem Wachstum der Bevölkerungszahl nicht stimme, übertrug Darwin dabei auf einzelne Individuen.

Aus seinen Überlegungen schlussfolgerte Darwin vielerlei Hypothesen. Zum Einem nahm er an, dass viele Populationsgrößen konstant bleiben, dass jedoch auf Grund von begrenzter Nahrung, Daseinskämpfe entstehen würden ("struggle for life"). Dabei sei die Konkurrenz zwischen Artgenossen besonders stark, weil diese dieselben Ressourcen zum Überleben und zur Fortpflanzung benötigen.

Zum Anderen supponierte er, dass Lebewesen innerartliche Unterschiede aufweisen und diese auch vererblich seien; er konnte jedoch keinen Grund für seine Theorie der Varietäten finden. Überdies war er sich sicher, dass die Überlebens- und Fortpflanzungschancen eine bedeutende Rolle einnehmen würden, da einige Organismen mehr Nachkommen hinterlassen könnten als andere.

Er nannte diese natürliche und sexuelle Selektion und drückte aus, dass eine Selektion über Generationen hinweg, zu grundlegenden Veränderungen führen könne.

Dabei würden nur die Stärksten oder die am besten Angepassten überleben. Durch eine solche Angepasstheit an die Umweltbedingungen werden die Organismen komplexer oder höher entwickelt und es könne zu Bauplan-Transformationen kommen. Sowohl Wallace als auch Darwin, arbeiteten an der gleichen Thematik. 11,12

Jedoch wollte Wallace seine Arbeit veröffentlichen und hätte somit Darwin das Urheberrecht entrissen, wodurch er Druck auf Darwin ausübte. Deswegen wurden die Arbeiten beider Experten 1858 veröffentlicht, weswegen Wallace als Hilfsmittel angesehen wird, welches Darwin zur Veröffentlichung seiner Theorie bewegte.

Zusammengezogen erarbeitete Darwin diese vier Hypothesen:

  1. Reproduktion: Die Anzahl der entstehenden Nachkommen ist höher als zum Artenerhalt nötig.

  2. Variation: Individuen einer Art sind nie identisch, sondern unterscheiden sich in mehreren Merkmalen.

  3. Selektion: Diejenigen Individuen einer Art, welche besser an die Umweltbedingungen angepasst sind, besitzen einen Selektionsvorteil und haben folgen höhere Überlebenschancen. Desweiteren ist es deswegen wahrscheinlicher, dass ihre Gene weitergegeben werden und somit gut angepasste Individuen mehr Nachkommen haben.

 Daraus resultiert eine passive Anpassung der Arten an Umweltbedingungen.

Abbildung 7 - Die Evolutionstheorie Darwins wird oftmals an den Darwinfinken erläutert (01.02.2015, 17:32 Uhr:

Darwin beendete sein Werk "On the origin of species by means of natural selection or the preservation of favoured races in the struggle of life" (Über die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl oder die Erhaltung der begünstigten Rassen im Kampf ums Dasein) im Jahr 1859 und warf damit die bisherige Weltanschauung um. Zu der Zeit war schon bekannt, dass das Aussterben von Organismen möglich war und die Wandlungsfähigkeit von Individuen existierte, aber Darwins Theorie, dass Arten auseinander hervor gegangen seien, war unvorstellbar.

Im Jahr 1871 folgte das Werk "Descent of man" (Abstammung des Menschen). 13, 14

  1. Synthetische Evolutionstheorie

    1. Geschichte

Nach der Wiederentdeckung der Mendelschen Regeln im 20. Jahrhundert, wurde auch das Phänomen der Mutation erschlossen und erklärt. Daraus ergab sich eine neue Modifizierung der Darwinschen Theorie, der "Saltationismus". Anhänger dieser glaubten, dass die Evolution nicht graduell verlaufen sei, sondern sprunghaft. Die Ursache für die Evolution, so glaubte man, seien nur Mutationen, durch welche sich Arten veränderten und neue Arten entstanden.

Wichtige Begründer der synthetischen Evolutionstheorie sind August Weismann (1834 - 1914), Thomas Huxley (1887 - 1975) , Theodosius Dobzhansky (1900 - 1975) und Ernst Mayr (1904 - 2005). 15, 16

    1. Die Theorie

Die synthetische Evolutionstheorie vereinigt Darwins Erkenntnisse und die der Ökologie, Paläontologie, biologischen Systematik und Genetik, welche variierende Belege lieferten.

Ein wichtiger Punkt der Evolutionstheorie sind die Evolutionsfaktoren, welche Prozesse darstellen, die zur Veränderung von Allelfrequenzen im Genpool (die Gesamtheit aller Genvariationen in einer Population) einer Population führen oder Allele auf den Chromosomen neu kombinieren. Nach der synthetischen Evolutionstheorie bilden solche Evolutionsfaktoren die Ursache aller evolutionären Veränderungen und fassen dabei die darwinistische Theorie auf (Variation, Reproduktion, Selektion und Vererbung) und erweitern bzw. verändern diese (Gendrift, Genfluss, Isolation). 17


Die bekannten Evolutionsfaktoren seien:

  1. Mutation:

    • durch spontane Änderungen der Basensequenzen entstehen dauerhaft neue Erbanlagen

  • die neue Erbanlage führt zur Ausprägung neuer Merkmale, welche bisher in der Population nicht vorkamen

  • negative Merkmalsausprägungen verschwinden durch Selektion wieder aus dem Genpool oder bleiben selten

    1. Rekombination:

      • erfolgt durch Meiose während der Keimzellbildung und durch die Kernverschmelzung bei der Befruchtung → Erbanlagen der Parentalgeneration werden neu kombiniert, sodass Nachkommen mit individuellen Kombinationen von Erbanlagen entstehen

      • relative Häufigkeiten der Erbanlagen in einer Population bleiben unverändert, aber die (v.a. phänotypische) Variabilität der Individuen in einer Population wird wirksam erhöht

      • bei ungeschlechtlicher Fortpflanzung findet keine Rekombination statt; Rekombination ist bei eineiigen Zwillingen, welche aus einer befruchteten Eizelle entspringen, nicht wirksam 18

    1. Gendrift:

    • zufällig bedingte Änderung des Genpools, welche in kleineren Populationen wirksamer ist als in großen

    • Bsp. 1: bei Naturkatastrophen oder Seuchen kann eine Gruppe von Trägern bestimmter Merkmale plötzlich aussterben → der überlebende Teil der Population mit einer differierenden Zusammensetzung der Gene vermehrt sich; beim zufälligen Ãœberleben von Individuen mit ungünstiger Erbanlage, können sich sogar diese ausbreiten

    1. Genfluss:

    • beschreibt den Austausch von genetischen Material zwischen zwei Populationen einer Art

    • wird dieser Genfluss, z.B. durch ortsbedingte Isolation, verhindert, os entwickelt dich die Population ungleich → Artbildung durch räumliche Trennung kann entstehen

    1. Selektion:

    • formuliert die natürliche Auslese durch die Umwelt

    • Variabilität der Gene in einer Population ist Voraussetzung (entsteht durch Rekombination und Mutation)

    • da in vielen Populationen mehr Nachkommen gezeugt werden, als in einem Lebensraum überleben können, sterben viele Individuen einer Generation vor der Fortpflanzung oder zeugen weniger Nachkommen als Individuen mit günstigeren Merkmalsausprägungen

    • Individuen leisten folgend einen unterschiedlichen Anteil zum Genpool der folgenden Filialgeneration → die relative Häufigkeit der Erbanlagen mit vorteilhaften Merkmalsausprägungen nehmen in der Population zu, wobei die relative Häufigkeit der Erbanlagen mit weniger vorteilhaften Merkmalsausprägungen abnimmt

    1. reproduktive Isolation:

    • entsteht durch eine Fortpflanzungsbarriere, bei der Mutationen im generativen System eines Organismus eine Unterbrechung des Genflusses zwischen den Organismen einer Art hervorruft


    Die synthetische Theorie ist die heutige Theorie der Evolution, welche ein Erklärungsmodell mit Belegen liefert. Ein Beleg ist die Genetik, welche mithilfe der Mendelschen Regeln die Evolutionsfaktoren Gendrift, Mutation und Rekombination erklärt, welche Darwin als 'Variation' beschrieb.

    Der Genetiker T. Dobzhansky liefert mit seinem 1837 veröffentlichten Werk "Genetics and the origin of species" und der daraus hervorgehenden Definition der Evolution als Wechsel von Allelfrequenzen in einem Genpool, einen weiteren Beleg für die synthetische Evolutionstheorie.

    Auch E. Mayr trägt mit der Vermutung, dass die biologischen Arten eine Fortpflanzungsgemeinschaft mit fruchtbaren Nachkommen sei, dazu bei, die synthetische Evolutionstheorie zu belegen. Damit, und mit der Entstehung von Arten, beschäftigt er sich in seiner Arbeit "Systematic and the origin of species" (1942).

    Abbildung 8 - Die synthetische Evolutionstheorie in einem Schaubild zusammengefasst (02.02.2015, 19:16 Uhr:

    1. Vergleich der Theorien

    Vergleichskonstante

    Lamarckimus

    Darwinismus

    Synthetische Evolutionstheorie

    Begründer

    Jean-Baptiste de Lamarck: Botaniker und Zoologe

    Charles R. Darwin: Biologe und Naturforscher

    Erweiterung der darwinistischen Theorie durch verschiedene Wissenschaftler: Weismann, Dobzhansky, Mayr, Huxley)

    Zeit

    18. - 19. Jhd.

    19. Jhd.

    20. Jhd.

    Grundgedanke

    Organismen passen sich aktiv den Umweltbedingungen an → Gebrauch und Nichtgebrauch beeinflussen die Ausprägung von Organen, erworbene Eigenschaften sind vererbbar

    Organismen passen sich passiv den Umweltbedingungen an → Selektion, Reproduktion, Vererbung, Variation

    Darwins Theorie ist korrekt, benötigt jedoch Ergänzungen → Selektion, Reproduktion, Vererbung, Variation, Isolation, Rekombination, Gendrift, Mutationen

    Belege

    Belege waren nicht überzeugend, kaum Begründungen für seine Annahmen; Ausnahme: Fossilien als Beweis für Artenwandel

    Vergleich von Populationen, Untersuchung von Fossilien und Fundstücken von Reisen und deren Vergleich

    In Genetik, Paläontologie, Embryologie, Molekularbiologie zu finden; an Rudimenten, Atavismen, Brückentieren, der Organentwicklung (homolog, analog) und lebenden Fossilien zu erkennen

    Heutige Sicht

    Annahmen sind widerlegt → erworbene Eigenschaften sind nicht vererbbar, Selektionsvorteil ist nicht durch den Wunsch der Anpassung zu erreichen

    Bildet das Fundament für die heutige synthetische Evolutionstheorie; diese liefert Belege für Darwins Annahmen

    Theorie spiegelt heutiges Wissen wieder, ist jedoch noch nicht vollendet

    Bekannte Beispiele

    Giraffe, Maulwurf

    Darwinfinken

    Quastenflosser

    2223,

    1. Theorien am Beispiel des Urpferdes

    Folgend werden die erläuterten Theorien am Beispiel des Urpferdes und dessen Veränderung in bestimmten Merkmalen veranschaulicht.

    Im Laufe von vielen Jahren entwickelt sich aus dem Urpferd, das "moderne" Pferd. Am Anfang steht dabei das Hyracotherium, welches noch sehr klein war (ca. 35 - 40cm) und fünf Zehen, mit Nägeln und Ballen versehen, besaß. Diese ermöglichten das Laufen auf weichem Waldboden.24

    Abbildung 9 - Die Evolution des Urpferdes (02.02.2015, 17:16 Uhr:

    Aufgrund von ansteigender Temperatur änderte sich der Lebensraum und wurde zur Steppenlandschaft. Dabei begannen sich die Zehen zurück zu bilden, sodass aus diesen ein einziger Huf wurde, um so das Laufen zu erleichtern. Auch der Köper und die Beine nahmen an Größe zu, um schneller gehen zu können und einen besseren Überblick in den wenig Schutzbietenden Steppen zu erhalten. So entstand das heutige Equus.25

      1. Nach Lamarck

    Abbildung 10 - Flussschema zur Erläuterung des Evolutionstheorie von Lamarck am Beispiel des Urpferdes 26,27

    Abbildung 11 - Flussschema zur Erläuterung des Evolutionstheorie von Darwin am Beispiel des Urpferdes

      1. Nach der synthetischen Evolutionstheorie

    Abbildung 13 - Die Einflüsse auf die Entwicklung des Urpferdes nach der synthetischen Evolutionstheorie (Abbildung des Urpferdes: 04.02.2015, 11:45 Uhr:

    Abbildung 12 - Flussschema zur Erläuterung der synthetischen Evolutionstheorie am Beispiel des Urpferdes


    1. Quellenverzeichnis

    2. Quellenverzeichnis

      1. Internetquellen (Online im Internet)

    (06.02.2015, 15:20 Uhr)

    (30.01.2015, 14:31 Uhr)

    (29.01.2015, 15:27 Uhr)

    (02.02.2015, 18:12 Uhr)

    (03.02.2015, 17:53 Uhr)

    (03.02.2015, 17:53 Uhr)

    (05.02.2015, 21:13 Uhr)

    (02.02.2015, 17:59 Uhr)

    (06.02.2015, 15:03 Uhr)

    pwwbevolutionsforschungdienaturiststetsimwandel100.html (05.02.2015, 21:17 Uhr)

    (06.02.2015, 14:38 Uhr)

    (06.02.2015, 14:35 Uhr)

    (29.01.2015, 14:29 Uhr)

      1. Literaturverzeichnis

    Schroedel, Biologie Heute entdecken SII, 2004

    Schroedel, Grüne Reihe Materialien SII Evolution, 2008


    1. Abbildungsverzeichnis


    Abbildung 1 - Evolution am Beispiel von Flügeln (29.01.2015, 15:27 Uhr: ) 1


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