Atavismen

–

●
erzwungenes Wadenbein beim
Hühnerembryo durch Einsetzen
eines Goldplättchens  groe
Ähnlichkeit zu rezenten Krokodilen
Strukturen, die im Regelfall
nur bei Vorfahren bekannt sind:
sind experimentell ohne Genomveränderung auslösbar:
Atavismen
22
Homologie in der Embryologie:
Biogenetische Grundregel von E. Häckel
„Die Ontogenese rekapituliert die Phylogenese“ Ernst Häckel
• Auch der Mensch bildet im Alter von wenigen Wochen nach der
Befruchtung in der Halsregion Kiemenspalten aus. Einige Kritiker sind
der Ansicht, dass es sich dabei um eine unzulässige Interpretation
dieser unausgebildeten Organe als vermeintliche „Kiemen“ handelt.
Doch gibt es keine schlüssige Deutungsalternative für diese Strukturen,
die genau dort auftreten, wo Kiemen zu erwarten wären.
• Noch vor der Wirbelsäule wird die Chorda angelegt, wie sie bei
Lanzettfischchen zu finden ist.
• Der Fetus weist am ganzen Körper eine Behaarung, das
sogenannte Lanugohaar, auf.
• Der menschliche Embryo besitzt eine Schwanzwirbelsäule, die
annähernd so groß ist wie bei einem entsprechenden Schweineembryo
und erst später reduziert wird.
• Larven von Plattfischen, zum Beispiel der Scholle oder Flunder,
haben ihre Augen noch auf jeder Körperseite, so wie andere Fische.
Erst in der weiteren Entwicklung wandert ein Auge auf die künftige
Oberseite.
23
Homologie auf molekularer Ebene I

Phänotypische Ähnlichkeiten zeigen sich auch im
Genotyp
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●
●
●
●
–
Sequenzanalysen
●
●
–
Bakterien, Hutpilze, Säuger, Gräser, etc. weisen
Übereinstimmungen in ihrer DNA auf Evolutionsbeweis!
Manche Regulatorgene von Taufliege und Mensch unterscheiden
sich in nur 1 Basentriplett, obwohl der letzte gemeinsame Vorfahre
vor ca. 600 Mio Jahren lebte
zentrale Stoffwechselvorgänge verlaufen bei allen Tieren praktisch
gleich; ATP ist universeller Energieüberträger
alle Enzyme sind aus den 20 typischen AS aufgebaut
universeller genetischer Code
DNA-Abschnitte
Primärstruktur von Proteinen
Serumpräzipitin-Test (siehe weiter unten)
24
Homologie auf molekularer Ebene II
Cytochrom-Stammbaum
25
Abituraufgabe 2009
26
Homologie auf molekularer Ebene III Serumpräzipitin-Test
1. Es wird Blutserum vom Menschen
entnommen und einem Kaninchen
injiziert.
2. Nach einiger Zeit bildet das
Kaninchen Antikörper gegen die Eiweiße
des Menschen (Antigene).
3. Nun wird Blut vom Kaninchen
entnommen und daraus Testserum
hergestellt.
4. Das Testserum wird zu Blutproben
von Mensch, Schimpanse und OrangUtan, (...) gegeben.
5. Es erfolgt eine Verklumpung
(Ausfällung/Präzipitation) des Blutes im
Testserum je nachdem, wie stark die
Antikörper zu den Antigenen passen.
27
Synthetische Evolutionstheorie:
Darwins Ideen + Mendel-Genetik
–
–
–
–
–
Evolution = Veränderung von
Gen(frequenz)en in Populationen
Erbinformation ist stoffgebunden und
potenziell unsterblich
Information fließt vom Genotyp zum
Phänotyp**
Mutationen verändern Allele zufällig
Evolutionsfaktoren:
●
●
●
●
●
natürliche Selektion
sexuelle Rekombination
Mutation
Gendrift
Migration, Genfluss, Isolation, horizontaler Gentransfer, Hybridisierung
**phänotypisch erworbene RegulationsMechanismen (z.B. Cytosin-Methylierung
wirkt in Richtung Phäno- zum Genotyp
= Epigenetik: Weitervererbung häufig!
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Genetische Drift





Als Gendrift bezeichnet man in der Populationsgenetik eine zufällige Veränderung der
Allelfrequenz innerhalb des Genpools einer Population.
bietet keinen Fitness-Vorteil
Flaschenhalseffekt:
überlebt nur ein kleiner Teil einer Population eine Katastrophe, können bestimmte Allele
für immer aus dem Genpool entfernt worden sein.
Gründereffekt:
wenige Individuen gründen neue Population (Darwin-Finken auf Galapagos,
nacheiszeitliche Wiederbesiedelung Europas, …)
Effekte werden durch Migration abgeschwächt
29
Beispiele

Mutation
–
3 Mutationen trennen zwei Arten der Gauklerblume:
●
●
–
1 Mutation genügte, um das Axolotl zu einem reinen
Wassertier zu machen; Unterfunktion der Schilddrüse
●
●

Mimulus lewisii: rosa, hummelbestäubt, weite Blütenröhre
Mimulus cardinalis: rot, kolibribestäubt, enge Blütenröhre
Blütenfarbe, Nektarvolumen, Griffellänge sind mutiert
verhindert Weiterentwicklung zum adulten Salamander
und bewirkt die frühzeitige Geschlechtsreife (Neotenie)
Sexualität
–
–
–
Variationsreichtum d. Rekombination + Crossing-over
Eliminierung schädlicher Mutationen bei Diploida
Rekombination erhöht Antikörpervielfalt (immunstärkend)
30
Selektionsarten und -wirkungen


SELEKTION:
Bevorzugung bestimmter Merkmale durch

stabilisierend

gerichtet
(direktional)

aufspaltend
(disruptiv)
die Umwelt
=natürliche Selektion

den Sexualpartner
=sexuelle Selektion

den Menschen (Zucht)
=künstliche Selektion
https://www.youtube.com/watch?v=E6nJosVZf6c
https://www.youtube.com/watch?v=1zx0U_yUFnw
https://www.youtube.com/watch?v=4Ci7MRUzABs
31
Gerichtete Selektion – Beispiel

Selektion durch Umweltfaktoren am
Beispiel des Birkenspanners
–
2 Varianten des Birkenspanners:
●
●
–
–
–
–
grau-weiße Marmorierung
dunkle Variante
nur 1 Gen ist für d. Merkmal verantwortlich
dunkle Körperzeichnung dominant vererbt
die helle Variante hat aber bezüglich der
Tarneigenschaften einen klaren Selektionsvorteil gegenüber der dunklen auf heller
Birkenrinde
zur Zeit der industriellen Revolution war jedoch
die dunkle Variante durch die abgasgeschwärzten Birken im Vorteil
(Industriemelanismus)
33
Disruptive
Selektion – Beispiel

Galapagos: Darwin-Finken
–
sehr ähnlich bezüglich
●
●
–
unterschiedlich bezüglich
●
–
–
Gestalt, Gefiederfarbe (graubraun – schwarz)
Nestbauweise, Balzverhalten
Körpergröße (7 – 12 cm), Schnabelform
sie bilden eine geschlossene Abstammungsgruppe;
vermutlich verschlug ein Sturm vor 3 Mio Jahren
eine sehr kleine Finkengruppe vom Festland auf die
1000 km entfernten G.-Inseln
isolierte Populationen bilden abweichende Geno-/Phänotypen:
●
●
●
Gendrift: Veränderung des Genpools in Zufallsauslese durch
eingeschränkte Paarungsmöglichkeiten
adaptive Radiation: Auffächerung einer Stammart durch divergente
Einnischung der Schwesterarten (z.B. australische Beuteltiere)
Hybridisierung: genet. Vielfalt vorteilhaft für kleine Populationen
34
35
Allopatrische und sympatrische Artbildung

Allopatrische Artbildung (Hauptmechanismus)
–

bedingt durch geografische (z.T. auch ökologische) Isolation entwickeln sich
neue Arten, die sich nicht mehr rückkreuzen
Sympatrische Artbildung (Nebenmechanismus)
–
–
–
räumliche Trennung keine Vorbedingung
Pflanzen: meist durch Genommutation entstanden: Polyploidisierung
Tiere: durch Verhaltensmutanten eingeleitet: sexuelle Isolation durch
●
●

sympatrisch
Verhaltensänderung im Balzverhalten
unterschiedliche Balzzeiten
Reproduktive Isolation
Allen Trennungsmechanismen ist
gemeinsam, dass sie eine reproduktive Isolation (Fortpflanzungsbarriere)
einleiten und damit den Genaustausch
blockieren
allopatrische
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Allopatrische Artbildung - Isolationsmechanismen
37
Beispiel: Nachtigall und Sprosser
38