01_taxonomische Hierarchien_Evolutionsprinzipien

Kapitel:
Taxonomie und Grundprinzipien der Evolution
was ist ein Taxon?
die wichtigsten Taxon-Hierarchien: Art, Gattung, Familie etc.
Linné`s System nach Merkmalen
• die Linné’sche Nomenklatur
Darwins System nach Verwandtschaft
• Die 3 wichtigsten Eckpfeiler der Darwin`schen Lehre: Vermehrung,
Variation und Auslese durch die Selektion
Evolution ist „Try and Error“
Lamarcks Erklärung für die Veränderung in der Evolution
Natürliche und künstliche Zuchtwahl
Mendel
nach Raupach
der biologische Systematiker teilt die Tiere und Pflanzen in
Gruppen ein
diese Wissenschaft heißt Taxonomie
es gibt Hierachien in steigender Größenordnung:
1. Arten
2. Gattungen
3. Familien
4. Ordnungen
5. Klassen
6. Stämme
Reich: z.B. Tiere
Stamm: z.B. Chordatiere
Unterstamm: z.B. Wirbeltiere
Klasse: z.B. Säugetiere
Ordnung: z.B. Raubtiere
Familie: z.B. Katzen
Gattung: z.B. Panthera
Art:
z.B. Löwe =
Panthera leo
Linné (1707-1778) hat die heute noch gültigen
latinisierten Doppelnamen der Pflanzen und
Tiere geprägt:
[binäre Nomenklatur:
erst Gattung = Nachname, dann Art = Vorname]
Rote Johannisbeere = Ribes rubrum
Seitdem muss niemand mehr:
Grossularia, multiplici acino: seu non
spinosa hortensis rubra, seu Ribes
officinarium aufsagen
Ribes rubrum macht alles klar
Eristalis gatesi Thompson, 1997
„Bill-Gates Schwebfliege“
nach Raupach
Phallus impudicus
Taxonomie ist die Einteilung der Organismen in Gruppen:
Arten, Gattungen usw.
nach welchen Kriterien wird eingeteilt?
zunächst einmal nach Merkmalen:
Aber nach welchen Merkmalen?:
Man kann doch nicht einfach nach „groß und klein“ oder
nach „dick und dünn“ einteilen
Dass man Merkmale nach „taxonomisch
brauchbar“ und „unbrauchbar“ werten muss,
das wusste bereits Linné (1707-1778):
Linne hat die latinisierten Doppelnamen
geprägt:
Rote Johannisbeere = Ribes rubrum
Seitdem muss niemand mehr:
Grossularia, multiplici acino: seu non
spinosa hortensis rubra, seu Ribes
officinarium aufsagen
Ribes rubrum macht alles klar
Linné hat nach Merkmalen eingeteilt, die nicht
direkt dem Einfluss von außen unterliegen:
also nicht nach „groß und klein“ oder nach
„dick und dünn“, sondern nach Merkmalen,
die nicht unmittelbar von der Umwelt gesteuert
werden
solche Merkmale sind bei Pflanzen die
Geschlechtsorgane
Linné war sehr Publicity-süchtig und hat das in
provozierender Form gemacht:
ihm fiel auf, dass die Geschlechtsorgane [diese
„wesentlichsten Teile“] in keiner Blüte fehlten und
dass sie nicht durch Einflüsse wie Wetter, Klima,
Standort, Boden verändert wurden
die „Genitalien" aller Blüten zählte und verglich er
er ordnete alle Blütenpflanzen nach dem
„Sexualsystem“:
In prallen Bildern beschrieb Linne die sexuellen Verhältnisse in den
Blütenkelchen:
„die gleiche Zahl von Ehemännern und -frauen in unbeschwerter Freiheit“
„zwei Ehemänner in einer Ehe“
„20 Männer oder mehr im selben Bett mit einer Frau" - eine
Beziehungsvielfalt, wie sie beim Mohn gang und gäbe ist
die erstaunlichen Zustände bei der Ringelblume, „wo sich die Betten der
Verheirateten in der Mitte und „die der Konkubinen am Rand befinden"
Zeitgenossen, die gewohnt waren, Blüten für einen bloßen Schmuck der
Pflanzen zu halten, reagierten indigniert auf Linnes Enthüllungen.
Noch 1820 sorgte sich Goethe [ausgerechnet der !] um die unschuldigen
Seelen junger Frauen, wenn sie von Linnés botanischer Sexuallehre
erführen.
Indes untergliederte der als Pornograph und Sexist gescholtene geniale
Systematiker seine Klassen und Ordnungen unbeirrt weiter.
Auch in anderer Hinsicht provozierte Linné:
Kleine Stinker und schleimige Kriechpflanzen nannte er nach missliebigen
Kollegen - schöne, stattliche Blumen nach Botanikern, die ihm gewogen
waren.
Linné (1707-1778) führte in der Umgebung von Uppsala/
Schweden Exkursionen durch, die er sich teuer bezahlen
ließ
die Exkursionen wurden von einer Blaskapelle begleitet,
und beim Fund jeder seltenen Pflanze ordnete er FanfarenStöße an
Linné hat Schweden fast nie verlassen.
Er ließ seine Doktoranden reisen.
Er schickte sie auf Schiffe nach China, Südamerika, Südostasien.
Die jungen Männer mit der Botanisiertrommel, seine „Apostel", brachten
Spektakuläres heim von der damals erst zu einem Fünftel erforschten Erde.
Aber sie starben wie die Fliegen.
An Malaria, Malaiendolchen oder Selbstmord.
Linné wusste noch nichts von Abstammung:
die Sache mit den Merkmalen ist noch viel komplizierter:
es gibt nämlich
2 ganz verschiedene Ursachen, warum Organismen in
ihren Merkmalen gleich sind:
1. weil sie die gleiche Abstammung haben (= Homologie)
2. weil sie sich der gleichen Umwelt angepasst haben (= Konvergenz)
Man kann sich auf Merkmale also nicht verlassen, um Tiere und Pflanzen
sinnvoll einzuteilen [siehe Kapitel „Konvergenz/ Merkmale“]
bleibt also die gemeinsame Abstammung (= Verwandtschaft)
das führt zur Evolutionslehre von Darwin
Nach Carl von Linné (1707-1778) aber kam Charles
Darwin (1809-1882), der erkannte, dass alle Organismen
evolvieren, d.h.: die unterschiedlichen Lebewesen entstehen
durch eine Anhäufung von ständigen Abänderungen.
Darwin brachte das Phänomen der Veränderlichkeit ins
Spiel. Die verschiedenen Lebensformen leiten sich durch
allmähliche Modifikation aus altertümlichen Arten ab.
Damit beseitigte er die Jahrtausende alte Vorstellung von
der Einmaligkeit des Schöpfungsaktes.
Arten ändern ihre Merkmale ständig.
Jeder einzelne Organismus einer Art
variiert ständig.
• kein einzelner Organismus ist derselbe
wie sein Nachbar.
• keine einzelner Organismus war derselbe
vor 100 000 Jahren und wird nach 100 000
Jahren noch derselbe sein.
das alles kommt zum Ausdruck
durch das berühmte Werk von
Wallace, dem Mitentdecker des
Evolutionsprinzips neben
Darwin:
„On the tendency of varieties to
depart indefinitely from the
original type“ (1858)
für Linné waren die Arten und die höheren Taxa starre „Typen“ mit
unveränderlichen Eigenschaften.
Variationen wurden als „Störungen“ empfunden.
für Darwin waren die Variationen (ganz im Gegenteil) die Eckpfeiler der
Evolution
Der Mechanismus der Evolution:
Die Arten entstanden ohne einen vorher existierenden
Plan.
in der Sprache von heute:
•
jede Veränderung (= Mutation) geschieht ohne
Zielvorgabe
•
jeder Fortschritt geschieht durch Auslese
(= Selektion)
Wir selbst als Erbauer von Häusern und Autos
haben immer einen Konstruktionsplan.
Sonst würde dabei nichts Sinnvolles
herauskommen.
Der Mensch ist ein „Designer“.
Die Evolution nicht.
in der Evolution geht das so:
Die nackte Maus lebt im heißen Klima und
vermehrt sich
Das Klima ändert sich
durch Zufalls-Mutation entsteht
eine Maus mit Fell
diese Maus hat kaum eine
Überlebenschance
diese „ungeplante“ Mutante ersetzt alle
Mäuse
Was hat sich hier abgespielt ?
Niemand hat geplant, dass ein
Fell entstehen soll.
Es ist rein zufällig entstanden,
hat sich aber bewährt.
Wäre das Fell nicht entstanden, dann
gäbe es heute keine Mäuse mehr.
Es gibt niemanden, der gewollt
hat, dass es Mäuse gibt.
Versuch und
Irrtum
try and error
Das Prinzip der Evolution ist
„try and error“
Um dieses Schloss zu öffnen, gibt es
2 Möglichkeiten:
1. Jemand verrät mir die
Zahlenkombination.
2.
Ich mache 104 Blindversuche.
Medikamente wurden früher nach
Versuch und Irrtum entdeckt
Heute werden Moleküle mit
gewünschter Wirkung geplant
hergestellt:
Das ist „Playing God“,
und so verläuft die Evolution gerade
nicht
Hier versagt die
Intuition:
Wie soll man glauben können, dass ein
so komplexes Organ wie das
Auge
durch Versuch und Irrtum
entstanden ist ?
die Antwort heißt:
durch Milliarden und Abermilliarden
von Blindversuchen
Die astronomisch hohe
Vermehrungsrate aller Organismen ist
wohl der wichtigste Eckpfeiler der
Darwin`schen Evolutions-Theorie.
Kein Kreationist kann erklären, warum
die Organismen eine so hohe
Vermehrungsrate haben.
Darwin (1809-1882) wurde zu diesen Gedanken beeinflusst, als er eine
Abhandlung von 1788 über die menschliche Bevölkerung von Pater Thomas
Malthus las.
Jedes Tier und jede Pflanze vermehren sich dermaßen stark, dass
das Leben auf der Erde überhaupt nur funktionieren kann, weil
die allermeisten Organismen relativ rasch wieder sterben, sobald
sie geboren sind.
Die 3 wichtigsten Eckpfeiler der Evolution:
1.
Die Fortpflanzung der Arten ist derart hoch, dass ihre Populationsgröße exponentiell
zunehmen würde, wenn alle Individuen, die geboren werden, sich erfolgreich
fortpflanzen würden. Die meisten Populationen sind aber (mit Ausnahme saisonaler
Schwankungen) in ihrer Größe stabil, weil nur ein Bruchteil des Nachwuchses
überlebt.
Ein Kiebitzpaar lebt 15 Jahre.
Es erzeugt 4 Junge pro Jahr.
am Ende des 1. Jahres:
2 Kiebitze + 4 Junge = 6 Kiebitze
am Ende des 2. Jahres:
6 = 3 Paare + (3x4 Junge) = 18 Kiebitze
am Ende des 15. Jahres:
2 x 315 = 28.697.814 Kiebitze
Also müssen 28.697.810 Kiebitze vorzeitig sterben, damit der Bestand
konstant bleibt (= 2 Kiebitze).
Die weiteren 2 wichtigen Eckpfeiler der Evolutions-Theorie:
2.
Die Individuen einer Population variieren in ihren Erbanlagen enorm;
keine zwei Individuen sind sich gleich.
3.
Die durch ihre Erbanlagen am besten an die Umwelt angepassten
Individuen hinterlassen mehr Nachkommen als weniger gut
angepasste Individuen.
Die unterschiedliche Fortpflanzungserfolg führt dazu, dass die
begünstigten Merkmale in der folgenden Generation
überdurchschnittlich repräsentiert sind.
Darwin
und
Lamarck
Der entscheidende Gedankengang von Darwin war, dass
alle Veränderungen (heute sagen wir: Mutationen) nichts
damit zu tun, welches Ziel die Natur verfolgt.
Erst die Selektion greift unter Tausenden von Zufälligkeiten
diejenigen heraus (und lässt sie überleben), die auf die
Dauer brauchbar sind.
Damit setzte sich Darwin bewusst ab vom Denken Lamarcks
(1744 - 1829), der der Auffassung war, die Natur hätte
vorgegebene Ziele, nach denen sie die Veränderlichkeit der Tiere
und Pflanzen formen würde.
Erlernte Vorteile sollten nach der Vorstellung Lamarcks als feste
Erb-Eigenschaften auf die Nachkommen übertragen werden:
Vererbung erworbener Eigenschaften
Lamarck (1744 - 1829) sagt:
„ständiges Training verbessert die
Organe, und dieses wird dann
vererbt.“
Können wir durch gesundes Leben und durch Training
unseres Körpers und Geistes unsere Nachkommenschaft
beeinflussen?
Es verbietet sich die Möglichkeit, dass ein optimierter
Phänotyp auf eine Veränderung (Verbesserung) seiner Gene
zurückgreift.
das berühmte Lamarck-Beispiel
„driven by inner need“:
Sohn:
das beste Gegenargument gegen Lamarck ist die Molekularbiologie der
Protein-Synthese
Die Richtung der Protein-Synthese ist nicht umkehrbar.
Daher können Proteine nicht ihre eigenen Gene verändern.
die Richtung der Protein-Synthese:
die Richtung nach Lamarck:
Training
Nur wenn das möglich wäre, könnten wir von einer Vererbung erworbener
Eigenschaften sprechen.
Eine weitere wichtige Leistung Darwins ist, die natürliche Selektion der
Tiere und Pflanzen mit der künstlichen Zuchtwahl der Haustiere und
Feldpflanzen auf eine Stufe gestellt zu haben.
Über viele Generationen veränderte der Mensch Haustiere, Garten- und Feldpflanzen durch
Auswahl von Individuen mit erwünschten Merkmalen als Zuchtgrundlage.
Darwins Hauptwerk "The Origin of Species" (1859) heißt dementsprechend vielsagend:
"Die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl".
Wenn sich durch künstliche Selektion in einem so relativ kurzen Zeitraum so viele
Veränderungen erreichen lassen, so folgerte Darwin, dann sollte auch die natürliche
Auslese imstande sein, über Hunderte oder Tausende von Generationen hinweg
beträchtliche Veränderungen herbeizuführen.
Die künstliche Zuchtwahl beim Kohl (Brassica oleracea)
Gregor Mendel und Charles Darwin waren
Zeitgenossen, doch sie kannten einander nicht.
Niemand bemerkte, dass Mendel genau jene
Prinzipien der Vererbung entdeckt hatte, die
Darwins Paradoxon hätten lösen können.
Darwins 1. Problem, weil er keine Vorstellung
von Genen hatte:
Gleiches bringt Gleiches hervor - aber
nicht exakt gleich
= die Mutation.
Darwins 2. Problem, weil er keine Vorstellung von Genen hatte:
die Entmischung: die F1-Nachkommne sind eine Mischung der Eltern, aber
in den Enkeln entmischt sich das wieder
Wie kriege ich die Mischung
wieder auseinander?
Vater
Mutter
die Antwort:
2. Mendelregel:
Kind
die Aufspaltung