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Zusammenfassung Evolutionsbiologie
Teil 1.
(Hierzu gib es eine ausführliche Zusammenfassung vom Biuz, welches fast ein Skript ist.
Meine Zusammenfassung ist etwas kürzer.)
Begrifferklärung:
Homologie: Entsprechung aufgrund des wegen gleicher Abstammung identischen
Entwicklungsprogramms
Homoplasie: Resultat paralleler Evolution aus gleichen Vorstadien
Analogie: Resultat konvergenter Entwicklung aus ungleichen Vorstadien
Key innaovation: Evolutive Erfindung von grosser Tragweite: eine Eigenschaft, die einmal
entstanden, nur selten rückgängig gemacht wird, und die zu starker evolutiver Tradition
Anlass gibt.
Clade = monophyletische Gruppe
Ziel der Evolution ist es, den Tree of life zu erkennen  htttp://tolweb.org/tree/life.html
Schlüsselereignisse der Evolution:
1) Entstehung der Eukaryoten (vor 2000 Mio. Jahren)
2) Photosynthetische Eukaryoten, einzellige und fadenförmige Algen (seit ca. 1000 Mio.
Jahren)
3) Landpflanzen, eigentliche Pflanzen (seit ca. 500 Mio. Jahren)
3 wichtige Begriffe in der Hierarchie:
Individuum
Population
Art
Von Genealogie (beschreibt Entwicklung von Individuen) zur Phylogenie (beschreibt
Entwicklung einer Art oder einer Gruppe nahe verwandter Arten).
Verschiedene Art-Konzepte:
1) Morphologisches Art-Konzept: Individuen, welche sich stark gleichen und von anderen
durch eine mehr od. weniger grosse Kluft getrennt sind, bilden eine Art.
2)Biologische Art-Konzept: arten sind Fortplanzungseinheiten: Alle Individuen, die sich
kreuzen können und dabei fertile Nachkommen haben, bilden eine Art.
Bei Pflanzen: Auch asexuelle Fortpflanzung Evoluieren nicht so schnell
Nach Darwin und Wallace spielen folgende 4 Begriffe eine wichtige Rolle bei der Evolution:
1) Variation
2) Überproduktion
3) survival of the fittest
4) Selektion und Vererbung
Im Laufe der Zeit können sich in einer sich verändernden Umwelt neue Varianten die
ursprünglichen Organismen ersetzen = Evolution
Wichtige Fortschritte der Evolutionstheorie im 20. Jahrhundert:
50er Jahre: Synthetische Theorie der Evolution  Genetik und Populationsbiologie wurde
integriert. Man konzentrierte sich auf Populationen und Arten
70er Jahre: Systemtheorie der Evolution  es wurde auch der inneren Selektion und der
Optimierung der Evolutionsfähigkeit Aufmerksamkeit geschenkt. Man konzentrierte sich auf
eine höhere Einteilung.
90er Jahre: Molekulare Entwicklungsbiologie und Evolution (Evo-Devo)  Durch neue
Techniken konnte man genetische Netzwerke und genetische Redundanz feststellen.
Weitere Konzepte, welche eine grosse Bedeutung in der Evolutionsforschung erhielten:
Cooperation, Symbiose, Cooption (= Exaptation)
Um rezente Organismen mit fossilen Org. zu vergleichen untersucht man die Morphologie,
die Biogeographie und die molekulare Systematik (wird bei Fossilien manchmal schwierig)
Schritte zur Rekonstruktion der Evolution:
1) Analyse von Nucleodidsequenzen und morphologischen Eigenschaften; kladistische
Analyse  Rekonstruktion der Phylogenie
2) Platzierung datierter Fossilien im Stammbaum; Kladogramm  Datierung von
Stammbaumästen
3) Kartierung strukturellen od. anderen Eigenschaften auf dem Stammbaum; Systematik
 Rekonstruktion der Evolution
Variabilität und Diversität
Variabilität: Vielfalt innerhalb einer Art
Diversität: Vielfalt oberhalb einer Art
Variabilität auf der Ebene der Art und darunter:
Art
Geogr. Rassen
Ökologische Rassen (=Ökotyp
Genotypen
alles genetische Variabilität
Individuen
 Phänotypische Plastizität
Hierzu ein Beispiel auf dem Blatt: Klassische Beispiel von Ökotypen
Unterschied in den Fortplanzungssystemen Tiere und Pflanzen. Bei Pflanzen:
1) Keine Sinneswahrnehmung
2) Relativ einfache Organisation
3) Generationenwechsel
Genfluss
Nah: bis 10 km
Weit: über 100 km
Gametophyt
Pollen
Weit
Weit
Nah
Nah
Sporoyhyt
Diasporen
Weit
Nah
Weit
Nah
Beispiel
Populus, Typha
Buche
Löwenzahn
Rosskastanie
Weite Ausbreitung andere Wuchsbedingungen, schwierigere Bedingungen. Viele Pflanzen
gaben Diasporen für nähere und weitere Ausbreitung.
Bei Asteraceae (Korbblütler): Randblüten oft andere Diasporen ( für Nahausbreitung) als
Zentralblüten (für weit)
Für Diasporen sind Wind, Vögel und Säuger ein häufiges Verbreitungsmittel, für Pollen sind
es meist Insekten.
Generationenlänge:
Kurz: Arabidopsis (ca. 12 Wochen)
Lang: Sequoidendron giganteum = Mammutbaum
Fortpflanzungssysteme siehe Blatt
1) Outbreeding
2) Inbreeding Geitonogamie, Autogamie, Kleistogamie
3) Asexualität  Agamospermie, unechte Viviparie, vegetative Fortpflanzung
Welche Mechanismen fördern Outbreeding: siehe Blatt
1) Blüten eingeschlechtig, auf versch. Individuen verteilt
2) Blüten eingeschlechtig, auf demselben Individuum
3) Dichogamie
4) Herkogamie
5) Selbstinkompatibilität
Viele Pflanzen sind flexibel und können versch. Extreme anwenden = mixed mating
Inbreeding führt schnell zu homozygotie
Begrifferklärung zu Blatt Fortplanzungssysteme:
Clasmogene Blüte: öffnet sich im Gegensatz zur kleistogemen Blüte
Kleistogamie: weniger Pollen in Samenanlagen, dafür auch weniger Pollenverlust
Autogamie: von der gleichen Blüten Pollen und weibl. Samenanlage
Geitonogamie: von benachbarten Pflanzen
Dichogamie: zeitliche Trennung zw. weibl. und männ. Blüten
Protandrie: zuerst männliche Blüte
Protogynie: zuerst weibl. Blüte
Herkogamie: Zwitterblüten mit bestimmter räumlichen Anordnung der weibl. und männl.
Blütenorganen, verhindert Selbstbefruchtung
Heteromorph: bei Primel gibt es 2 Formen: 1) pin, langgrifflig, Pollen kleiner und mehr
2) thrum, kurzgrifflig, Pollen grösser und weniger
Teil 2 (Paul Ward)
Richard Dawkins  betont Selektion
Stephen Jay Gould  betont zufällige Ereignisse
Die natürliche Selektion:
1)
2)
3)
4)
Elterntier produzieren viel mehr Nachkommen als überleben bis zur Fortpflanzung
Die Nachkommen innerhalb einer Familie variieren
Solche Variabilität hat Konsequenzen für den Fortpflanzungserfolg einzelner Tiere
Die Variabilität ist mindestens teilweise erblich
Ein Prozess, welcher die Änderung der Evolution erklären soll: (Folie 1.8,
Seite 6)
Gewünscht ist yyy  263
Anfangssequenz = ABC
(26 sind die Anzahl Buchstaben im Alphabet) = 1756
Gegeben: WK, dass AA = 0.9 ; dass A  ? = 0.1
In einem Schritt: 5.7*10-8
Erwartung bis zum Erfolg: 17576000
10 Kopien 1757600 Generationen
Gesamthaft 9+15+33=57 Generationen 0-100 Generationen
Intuitiv ist das ganze nicht verständlich, man würde denken, es dauert viel länger
(Folien 1.9, 1.10, 1.11 sind kein Prüfungsstoff)
Augenevolution
Es ist nicht unwahrscheinlich, dass Augen evoluieren.
Nilsson, Dan-E and Pelger, Susanne sagen: Eine pessimistische Schätzung von der Zeit, die es
erfordert, ein Auge zu evoluieren
Dawikins, Richard: Ein Auge in einem Blinzeln.
Auge hat komplexe Strukturen  Energie und Materialaufwendung gross  damit es sich
lohnt, muss das Neue auch einen Vorteil bringen, sonst bleiben Tiere auf einer Zwischenstufe
stehen.
Heritabilität h2 = 0.5 (50% der Gesamtvariabilität ist additiv genetisch)  nur diesen Teil hat
Einfluss auf Variabilität (je höher, desto schneller die Evolution)
Intensität der Selektion = 0.01 Auswirkung der Variabilität gemessen an der Anzahl
Nachkommen.
Variabilität der Merkmale = 0.01  die kleine Variabilität und schwache Selektion geben
eine Änderung von 0.005% pro Generation
Problem: schwache evolutive Änderungen nur durch sehr grosse Stichproben feststellbar  in
der Praxis unmöglich.
Das Auge ist ca. 40 Mal unabhängig voneinander evoluiert. Beispiel: Auge von Mollusken,
Crustaceae, Facettenauge, Fische, Amphibien, Nachtaktivern Säuger.
Evolutive Änderungen in der Augenevolution:
Grösser
Krümmungerhöht Blickwinkel
LinseAbstufung
Folie S.16,17
Je besser das Auge (mehr Schritte), desto besser der Fortplanzungserfolg, desto weniger wird
man vom Feind gefressen.
Es wurden 1829 Schritte gebraucht, um das Auge zu evoluieren  ca. 400000 Generationen,
bei Generationszeit von 1 Jahr  400000 Jahre. (das ist im paläontologischen Zeitmassstab
sehr schnell)
Fisher (1930)
Folie 1:
Molekularbiologisch gibt es verschiedene Lösungen um gleich viele Männchen und
Weibchen herzustellen. Die Kosten der Nachkommen sind gleich:
Anz. Söhne/ Anz. Töchter = Kosten 1 Tochter/ Kosten 1 Sohn
Geschlechtsbestimmung bei Hymenopteren (Wespen, Bienen, Ameisen):
Ist haploid
Männchen sind n (aus unbefruchtetem Ei), Weibchen sind 2n (aus befruchtetem Ei) 
Weibchen hat Möglichkeit, Geschlechter der Nachkommen aktiv zu wählen.
Meist sind weib. grösser als männ.  das Muttertier muss mehr füttern um ein weibch. zu
ernähren Tochter teurer als Sohn  wir erwarten dass es mehr Männchen hat. Bei 10 von
13 ist dies der Fall.
Die sexuelle Selektion:
Trifft vor allem auf die Männchen, da die Weibchen die Nachkommen produzieren. 
Fortplanzungserfolg des Männchens ist nicht nur vom Paarungserfolg abhängig, sondern auch
wie gut er Ei mit Samen befruchtet.
Primäre Geschlechtsmerkmale: Hoden und Ovarien
Sekundäre Geschlechtsmerkmale: Unterschiede der männlichen und weiblichen
Körpergrössen oder Balzfärbung
Tertiäre Geschlechtsmerkmale: ökologische Unterschiede zwischen den Geschlechtern, z.B
Mundwerkzeuge von Mücken
2 Hauptmerkmale der sexuellen Selektion
1) Männchen-Männchen-Konkurrenz
2) Weibchenwahl
Der evolutionäre Konflikt zwischen den Geschlechtern
Weibchen und Männchen haben gemeinsame, aber nicht genau die gleichen evolutiven
Interessen. Aus diesem Spannungsfeld resultieren gegenläufige Anpassungen in der
Morphologie und der Verhaltensweise der Tier.
Drosophila Paarungsmuster:
Drosophila Weibchen können Spermien speichern. Der Vater will, dass die Weibchen mehr in
direkte Nachkommen investieren, also mehr Ressourcen in grössere Tiere. Das Weibchen
hingegen möchte lieber mehrere Tiere statt grosse Tiere (?). Weibchen möchte Wachstum
kontrollieren.
Säuger-Fortplanzungsmuster:
Meist paaren sich die Weibchen mit unterschiedlichen Männchen.
Kleinere Maus
grosse Maus
Mäuse mit unterschiedlich exprimierten Wachstumsratenbedingt durch
Exprimierungsverhältnis von väterlichen zu mütterlichen Genen.
 Vater: will mehr Ressourcen in Nachkommen auf Kosten der Mutter
 Mutter: will Wachstum kontrollieren Ressourcen kommen von der Mutter
Teil 3: Molekulare Evolution
(Hier gibt es wieder eine super Zusammenfassung vom Biuz welche noch genauer ist als
meine Folgende. Schaffner hat selbst auch noch ein Blatt mit den wichtigen Punkten darauf.
Ich fasse das nicht noch mal zusammen, da in meinen Notizen sehr viele Zeichnungen
vorkommen, die ich auf dem Computer nicht zeichnen kann und die ihr bestimmt auch alle
selbst schön brav abgezeichnet habt!!. Wem sie fehlen kann sie ja bei mir kopieren.)
Teil 4: Evolution der Viren
(Auch hier gilt das Selbe: Biuz hat schon eine gute Zusammenfassung.)
Ziele der Virusforschung:
1) Vorhersage von Infektionen, woher kommen die moderne Vieren
2) Vorhersage der Entstehung neuer Populationen
3) Vakzinentwicklung
4) Entwicklung anti-viraler Medikamente
Einige Definitionen
Viren = Sammlung von eng verwandter genetischer Elemente, die als Gruppe der natürlichen
Selektion unterworfen sind.
Organismen haben Fähigkeit, sich zu reproduzieren, und bewirken ihre Evolution durch
natürliche Selektion
Evolution = ein Wirken von Mutationen, Selektionen und Zufall auf eine Population von
Organismen und führ zu einer messbaren Veränderung des genetischen Bauplans.
Spezies (biologischer Artbegriff) = Umfasst alle Populationen, deren Mitglieder untereinander
kreuzbar sind.
Naiver Wirt: hat Virus noch nie gesehen.
Woher kommen Viren?
a) Viren sind degradierte Endoparasiten/Symbionten, die viele Funktionen verloren und
nur das Essentielle behalten haben.
b) Unabhängige Einheiten
c) Aus Wirts DNA-Genom
d) Kombination von a,b,c
Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel, aber eigenes Erbmaterial. Brauchen Wirt um sich
zu reproduzieren.
Zoonose
Zoonose = Übertragung des Virus von Tier auf Mensch.
Voraussetzungen dafür:
1) Hohe Wandlungsfähigkeit des Erregers
2) Enger Kontakt zwischen Mensch und Tier
3) Geeignete Eintrittspforten
4) Robuste Replikation und Transmission
5) Sozio-Ökonomische Prozesse
Achtung: Wirtswechsel ist nicht gleich virulenter Virus
Wie entsteht ein neuer Virus
Dazu nehmen wir an, Viren entwickeln sich nicht de novo. Neue Viren entstehen in einem
infizierten Wirt durch Selektion einer Mutante.
Beispiele „neuer“ Viren sind Influenza Virus, Dengue Virus,…
Infektionen:
Es gibt Zufällige (Gelbfieber-Impfaktion im 2. Weltkrieg) und Absichtlich verursachte
(Kaninchen Pocken, 1950 in Australien) Infektionen
Virale Evolution
Viren sind exzellente Modelle für Populationsgenetik höherer Organismen, da sie einfache
Genome, grosse Populationen und eine hohe Replikations- und Mutationsrate haben. Durch
Punktputationen, Rekombinationen, Wirtswechsel, Random Drift, Random Shifts und
Selektionsdruck erhalten die Vieren eine grosse Evolutionsdynamik.
Bei der Evolutionsforschung kann man sich nicht auf Fossilien stützen.
Quasi-Spezies = Eine sich selbst erhaltende Population von Sequenzen, die sich unperfekt
vermehren, aber genau genug, um ihre kollektive Identität zu erhalten Postulat:
Schwellenwert
Die optimale Mutationsrate = Konstante * Replikationszyklus (min) / Immunantwort (min)
Virale Eigenschaften limitieren die Viren-Evolution
Retroviren
Transposable genetische Elemente
Hohe Mutations- und Rekombinationsfrequenz
Grosse Anzahl von Stämmen: gutartig, mild, pathogen, fatal
Krebsmodelle
HIV
Hat grosse Vielfalt von Virenpartikel. Infiziert T-Zellen, Kontinuierliches GGW bis die Zahl
der T-Zellen nicht mehr genügend schnell regeneriert werden kann,
 Erlaubt Virus verschiedene Zelltypen zu infizieren, schnelle Resistenz gegen ani-virale
Abwehr zu erlangen, dem Wirtimmunsystem auszuweichen.
Reverse Trankriptase
Kommt fast in der gesamten organismischen Welt vor und war wahrscheinlich beim
Übergang RNA-DNA beteiligt. Sie toleriert ein fehlerhaftes Paaren des Primer Templates und
verlängert die terminalen Überhänge