Biologische Evolution - Universität Bayreuth
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Biologische Evolution Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Schumann Institut für Genetik Universität Bayreuth 1 Verwendete Quellen 1. Ulrich Kutschera: Evolutionsbiologie 2. GEOkompakt, Nr. 23: Evolution 3. Internet: Abbildungen 2 Vom Urknall zur Kultur 1. Kosmische Evolution 2. Chemische Evolution 3. Biologische Evolution 4. Kulturelle Evolution Evolution = ständige Weiterentwicklung 3 1. Kosmische Evolution Entwicklung von Raum, Zeit, Materie und des Universums, beginnend mit dem Urknall Ergebnis: Bildung der Galaxien mit ihren Fixsternen und Planeten 4 1. Kosmische Evolution Urknall = Beginn des Universums = Entstehung von Materie, Raum und Zeit: vor etwa 13,7 Milliarden Jahren 5 Galaxien – Sterne – Planeten ~ 100 Milliarden Galaxien Jede Galaxie besteht aus ~ 100 Milliarden Fixsterne Jeder 2. Fixstern ist von Planeten umgeben Milchstraße = 100 – 300 Milliarden Sterne Alter: 13,6 Milliarden Jahren 6 Unser Sonnensystem Alter : 4,57 Milliarden Jahren 7 Unser Planet Erde Alter : 4,5 Milliarden Jahren Bildung von flüssigem Wasser: vor 4.0- 3.8 Mrd. Jahren 8 Entstehung des Lebens vor 3,5 Mrd. Jahren: erste fossile Formen Stromatolithe: Kalk + Cyanobakterien 9 Wie kann Leben entstanden sein ? Zwei-Stufenprozess: - Chemische Evolution - Biologische Evolution 10 2. Chemischen Evolution Entstehung organischer Moleküle aus anorganischen in der frühen Erdgeschichte Ergebnis: Entstehung der Biomoleküle - RNS - DNS - Proteine 11 Die Biomoleküle RNS, DNS und ihre Bausteine Nucleinsäurebasen RNS DNS Proteine bestehen aus 20 verschiedenen Aminosäuren 12 Wo hat sich die chemische Evolution abgespielt ? Voraussetzung: wässriges Milieu und abgegrenzter Raum 1. Schlote auf dem Meeresgrund 2. Meereis: Grenze zwischen Eis und Salzwasser 3. Poröse Tonmineralien 13 Wo hat sich die chemische Evolution abgespielt ? Voraussetzung: wässriges Milieu und abgegrenzter Raum 1. Schlote auf dem Meeresgrund 2. Meereis: Grenze zwischen Eis und Salzwasser 3. Poröse Tonmineralien 14 Schlote auf dem Meeresgrund warme Lauge strömt aus dem Erdinnern ins Salzwasser 15 Bildung von Biomolekülen aus einfachen Molekülen 1. Ammoniak 2. Wasserstoff 3. Methan 4. Schwefelwasserstoff 5. Phosphorverbindungen 6. Zuckerverbindungen 7. Aminosäuren 8. Nucleinsäurebasen 11. RNS 13. DNS 16 Die ersten Lebewesen 11. RNS 12. Proteine 13. DNS 14. Lipide → Membran 15. spezielle Proteine 16. Zellwand 17 Cyanobakterien erfinden die Photosynthese 1. Spaltung von Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) 2. Wasserstoff + Kohlendioxid → Zucker 18 Grünalgen (Chlamydomonas) Grünalgen nehmen vor 1,8 Milliarden Jahren Cyanobakterien auf 19 Aus den Cyanobakterien entwickeln sich die Chloroplasten der Pflanzen 20 3. Biologische Evolution Drei Theorien zum Ursprung des Lebens 1. Schöpfungstheorie 2. Panspermie-Theorie 3. Deszendenztheorie = biologische Evolution 21 Entwicklung der Evolutionstheorie Charles Darwin 1809 – 1882 Alfred Russel Wallace 1823 - 1913 HMS Beagle: Weltreise Brasilien - Indonesien 22 Die Chromosomen sind Träger der Gene Bakterien und Archaeen (Prokaryoten) besitzen in der Regel ein Chromosom Eukaryoten besitzen mehrere Chromosomen Argumente für die Biologische Evolution Der genetische Code ist universell: GAC CCC ATA CGC TTA CGG ⇓ ⇓ ⇓ Asp Pro Ile ⇓ ⇓ ⇓ Arg Leu Arg Paläontologie 24 Mutation und Selektion sind der Motor der biologischen Evolution Mutation = vererbbare Änderung im Erbmaterial Beispiel: ACCGTCTAGGC TGGCAGATCCG ACCGCCTAGGC TGGCGGATCCG Selektion: Die am besten angepasste Spezies überlebt und vermehrt sich 25 Globale Katastrophen vor Mill. Grund aussterbende Jahren Organismen __________________________________________ 490 Klimawandel ~ 80% 444 erdnahe Supernova? ~ 50% 360 Sauerstoffmangel? ~ 50% 250 Explosion eines gigantischen Vulkans Sibirien: größte Aussterbewelle 65 Einschlag eines Asteroid bei Yucatán 26 4. Kulturelle Evolution Entstehung und Entwicklung menschlicher Kultur und Gesellschaft • Bestattungen und Grabbeigaben: ~ 120 000 • Kunst: Malerei, Skulpturen, Musikinstrumente: ~ 40 000 • Landwirtschaft : ~ 10 000 (Trennung in Arm und Reich) • Wissenschaft: ~ 400 v. Chr. (Platon) • Recht, Moral 27 Was ist das weitere Schicksal der Kreaturen auf unserem Globus ? • Temperatur auf der Erde: > 1000°C • Alles Leben wird vernichtet 28 Genesis 1. Kapitel, Vers 31: Und Gott sah an alles, was er gemacht hatte; und siehe da, es war sehr gut. Da ward aus Abend und Morgen der sechste Tag. 1. Kapitel, Vers 32: Und Gott erkannte, das die Menschen nicht seinen Vorstellungen von Harmonie entsprachen, und er beschloss alles Leben wieder zu vernichten. 29
