Synthetische Evolutionstheorie

Synthetische Evolutionstheorie – Grundlage Darwin

In seiner Evolutionstheorie wies Charles Robert Darwin darauf hin, dass Lebewesen sich durch Anpassung an ihre Umgebung weiterentwickeln. Sogenannte positive Entwicklungen setzen sich durch, während negative Entwicklungen zum Aussterben einer Art führen können.

Zwischen einzelne Arten gibt es einen Wettbewerb um Nahrung, Lebensraum oder Fortpflanzung. Ein Wettbewerb nämlich das weitere Überleben einer Art.

Darwin sagte, dass "der Fitteste überlebt" (engl. "survival of the fittest"). Das heißt nicht, dass die stärkeren Individuen einer Population überleben. Stattdessen überleben jene Individuen, die am besten an ihrer Umwelt angepasst sind. Die Tiere, die sich nicht angepasst haben, werden "ausgeschlossen" und sterben nach einiger Zeit aus.

Die wichtigsten Merksätze von Darwin:

• "Survival of the Fittest"

• "Struggle for Life"

• Reproduktion/Vererbung
• Variation
• Selektion

Vergleich synthetische Evolutionstheorie mit Darwins Evolutionstheorie

Darwins Evolutionstheorie war für das 19. Jahrhundert eine weitreichende Entdeckung. In der Theorie wies Darwin oft auf antireligiöse Elemente hin. Diese stießen an religiöse Glaubensvorstellungen und wurden von der Gesellschaft abgelehnt. Naturwissenschaftler*innen waren hingegen stark beeindruckt von Darwins neuartigen Erkenntnissen.

Nach heutigem Stand war Darwins Evolutionstheorie zwar gut, es fehlten aber viele Informationen, die erst mit der Zeit von Forscher*innen aufgedeckt wurden. Diese ergänzte Version bezeichnet man als die synthetische Evolutionstheorie.

Die Wissenschaftler*innen bestimmten fünf Evolutionsfaktoren, die die Bildung neuer Lebensformen bestimmt:

• Isolation
• Rekombination
• Selektion
• Gendrift
• Mutation

Evolutionsfaktoren

Isolation

Die Artbildung wird in allopatrische und sympatrische Artbildung unterteilt.

Rekombination

Wenn die Rekombination mit der Mutation kombiniert wird, sorgen diese für eine hohe Variabilität der betroffenen Art.

Selektion

Die Selektion besteht aus drei Arten:

• natürliche Selektion
• sexuelle Selektion
• künstliche Selektion

Gendrift

Eine Gendrift ist wahrscheinlicher, je kleiner die Population und gibt es in zwei Formen:

• Flaschenhalseffekt
• Gründereffekt

Mutation

In der Mutation unterscheidet man zwischen drei Arten:

• Gen- oder Punktmutation
• Chromosomenmutation
• Genommutation

Synthetische Evolutionstheorie – Schema

Abbildung 2: Schema zur synthetischen Evolutionstheorie

In Abbildung zwei siehst Du ein grobes Schema zum Ablauf der Evolution nach der synthetischen Evolutionstheorie. In der Population besitzen bestimmte Organismen (hier: die gelben Rechtecke) überflüssige Organe, die sie nicht mehr benötigen. Andere Lebewesen (hier: die Kreise und die Rauten) besitzen die Organe nicht. Sie zeigen dadurch einen Selektionsvorteil und setzen sich durch. Die Tiere (Kreise und Rauten) überleben und können ihre Merkmale an die nächste Generation abgeben.

Sollten z. B. die Kontinente auseinanderdriften (geografische Isolation), entstehen zwei Teilpopulationen. In einer Population können sich die Tiere (hier: die Kreise), aufgrund ihres Selektionsvorteils, besser durchsetzen. Hier leben trotzdem einige andere Tiere (hier: die Rauten). In der anderen Population sind die anderen Tiere (die Rauten) besser angepasst und können sich eher vermehren, als die Kreise. Die Rauten und Kreise unterscheiden sich in nur wenigen Merkmalen.

Wegen der Änderungen der Umweltbedingungen brauchen einige Organismen überflüssige Organe nicht mehr. In der neuen Generation der Population gibt es einige Individuen, die diese überflüssigen Organe dann nicht mehr besitzen. Weil sie dann ein Selektionsvorteil zeigen, überleben sie besser als die anderen und können ihre vorteilhaften Merkmale an die nächste Generation vererben.

Die Organismen mit den überflüssigen Organen sterben aus. Durch Isolation können zwei neue Arten entstehen. Die neuen Arten unterscheiden sich in wenigen Merkmalen. In den einzelnen Populationen gibt es einige Individuen aus alten Generationen.

Synthetische Evolutionstheorie – Beispiel

Wie die synthetische Evolutionstheorie abläuft und wie neue Arten entstehen können, lässt sich am besten durch ein paar Beispiele verdeutlichen:

Giraffe

Durch Darwins Evolutionstheorie ist bekannt, dass diejenigen Organismen überleben, die besser an ihre Umweltbedingungen angepasst sind. Jedoch konnte die Evolution der Giraffen noch besser mithilfe der synthetischen Evolutionstheorie erklärt werden.

Innerhalb einer Giraffenpopulation gibt es einige Giraffen, die zu kurze Hälse haben, um die Nahrung auf den Bäumen zu erreichen. Einige andere Giraffen besitzen aufgrund einer Mutation keinen kurzen Hals, sondern einen langen Hals. Durch den Besitz des langen Halses zeigen die Giraffen einen Selektionsvorteil und setzen sich durch. Diese Tiere überleben und können somit das Merkmal des langen Halses an die folgende Generation abgeben. Die Giraffen mit den langen Hälsen würden aufgrund von mangelnder Ernährung aussterben.

Sollte es zum Beispiel zur geografischen Isolation durch Kontinentaldrift oder einer Naturkatastrophe kommen, entstehen zwei Teilpopulationen der Giraffen. In einer Population setzen sich die Giraffen besser durch, die an die neue Umgebung besser angepasst sind. Innerhalb dieser Population leben trotzdem einige Giraffen, die keinen langen Hals besitzen.

In der anderen Population sind insbesondere Giraffen mit kurzen Hälsen an die neue Umgebung besser angepasst, weil es nur kleine Bäume gibt. Hier können sie sich eher vermehren, als Giraffen mit langen Hälse. Zwischen den zwei Populationen gibt es letztlich keine großen Unterschiede in den Merkmalen.

Synthetische Evolutionstheorie Beispiel Hainschnirkelschnecken

Die Hainschnirkelschnecken (Cepaea femorales), auch bekannt als Schwarzmündige- oder Hain-Bänderschnecke, ist in West- und Mitteleuropa weitverbreitet. Die Schnecken leben meist in Gärten, Parks oder auf Friedhöfen und ernähren sich hauptsächlich von abgestorbenen oder verrotteten Pflanzenteilen.

Das Erscheinungsbild der Cepaea femorales ist sehr variabel. Das Gehäuse weist eine Vielfalt an Farben und Mustern auf. Die Schnecken sind wahre "Meister der Anpassung".

Das Schneckenhaus ist häufig gelb-schwarz gebändert. Es gibt aber einige Häuser, die einfarbig gelb, rosa oder braun sind. Das Gehäuse kann auch rosa-schwarz oder braun-schwarz gestreift sein. Der Weichkörper der Schnecken kann auch sehr variabel erscheinen. Die Färbung variiert von Gelb bis Braun oder Schwarz. Höchstwahrscheinlich sind die verschiedenen Muster und Farben durch eine Vielfalt an Allelfrequenzen entstanden. Die verschiedenen Allelfrequenzen entstehen in diesem Fall durch Mutationen und Rekombinationen innerhalb einer Population.

Vermutlich führten Veränderungen bei Fressfeinden und Lebensräumen zur raschen Anpassung der Schnecken. Die Schnecken kommen in den verschiedensten Lebensräumen vor, was erklärt, warum Schnecken in verschiedensten Lebensräumen aussehen (geografische Isolation).

Wissenschaftler*innen konnten feststellen, dass die durchschnittliche Landtemperatur Europas im 20. Jahrhundert um 1,3 °C gestiegen ist. Sie stellten die Theorie auf, dass das gelbe Gehäuse der Schnecken häufiger vorkommen soll, da es sich durch die Sonne am wenigsten erwärmt. Die Wissenschaftler*innen stellten eine Zunahme fest, jedoch nur bei Tieren, die in Dünen gelebt haben. In den anderen Lebensräumen versteckten sich die Schnecken im Schatten.

Zwischen dem 20. und dem 21. Jahrhundert stellten Wissenschaftler*innen auch fest, dass der Anteil an Schnecken mit gestreiftem Gehäuse gestiegen ist. Das nennen sie schnelle Evolution. Vermutlich hängt das mit der raschen Umweltänderungen oder mit den Fressfeinden zusammen.