Evolution Lernzettel Abitur 2022 lernen PDF

Preview

Summary

--------- - ​E V O L U T I O N​- - -------- Evolutionstheorien (Lamarck, Darwin, synthetische Theorie) Analogie vs. Homologie Evolutionsfaktoren: Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift Artbildungsprozesse: sympatrisch vs. allopatrisch Stammbaumerstellung und Auswertung anhand von homologen Mer...

Description

 ---------

-E  V O L U T I O N-

- --------

1. 2. 3. 4. 5.

Evolutionstheorien (Lamarck, Darwin, synthetische Theorie) Analogie vs. Homologie Evolutionsfaktoren: Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift Artbildungsprozesse: sympatrisch vs. allopatrisch Stammbaumerstellung und Auswertung anhand von homologen Merkmalen sowie molekularbiologischen Beweisen (DNA- Analysen und Proteinanalysen, z.B. cytochrom-c Vergleich, DNA-Sequenzierung) 6. Präadaptation 7. Proximate und ultimate Erklärungsformen

1. Evolutionstheorien (Lamarck, Darwin, synthetische Theorie) Lamarck ● Häufig genutzte Organe werden gestärkt und ihre Funktion verbessert ● Weniger genutzte Organe werden schwächer und verkümmern schließlich ● Vererbung erworbener Eigenschaften = Lamarckismus Darwin ● ,,Survival of the fittest’’ = Selektion ● Der am beste angepassteste überlebt, wodurch sich über die Jahre die Arten verändern ● ,,Struggle for life’’ Wettbewerb um Ressourcen Synthetische Theorie ● ● ●

Zunächst ist ein Genpool der Population vorhanden Durch Mutation, Rekombination und Selektion kommt es zu der Artumwandlung und ein neuer, veränderter Genpool entsteht Durch Gendrift oder Isolation entstehen zwei neue Genpoole und es kommt zu der Artaufspaltung

2. Analogie vs. Homologie Analogie ➔ Ähnlichkeiten aufgrund von ähnlicher/gleicher Struktur durch Anpassung an die Umwelt ● Unterschiedliche Grundstrukturen ● Vergleichbare Funktion (einzige Ähnlichkeit)

●

Konvergenz: Entwicklung in gleiche Richtung, aber unabhängig voneinander

Homologie ➔ Die Ähnlichkeit von Merkmalen aufgrund gemeinsamer Abstammung ● Merkmale die von gemeinsamen Vorfahren geerbt worden (nahe Verwandtschaft) ● Spezialisierung/Funktionswechsel ● Homologiekriterien: Kriterium der Lage (zB Mensch und Pferd) Kriterium der spezifischen Qualität (gleichen sich in vielen, komplexen Einzelmerkmalen (zB Zahn und Schuppen) Kriterium der Kontinuität (Entwicklung lässt sich kontinuierlich durch Zwischenformen nachvollziehen) ● Divergenz: Gleiche Struktur - andere Funktion

3. Evolutionsfaktoren: Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift Variabilität durch Mutation ➔ Zufällige und ungerichtete erfolgende Veränderungen des Erbmaterials → Bildung neuer Allele ● Bei einer Mutation wird das Erbgut verändert ● Mutationen treten zufällig und ungerichtet auf ● Mutation sorgt für Artenvielfalt und mehr Variabilität und ist damit einer der wichtigsten Evolutionsfaktoren (neue Allele gelangen in den Genpool von einer Population) ● Eine Mutation kann für ein Individuum von Vorteil, von Nachteil oder aber unbedeutend sein ● Mutation als Vorteil: verbesserte Wasseraufnahme eines Kaktus in der Sahara oder Laktosetoleranz beim Menschen → hat den anderen Individuen gegenüber, die diese Mutation nicht besitzen, einen Vorteil ● Im Regelfall wird sich diese Mutation dann innerhalb der Population verbreiten, weil eine erhöhte Fitness dazu führt, dass die Gene des Individuums häufiger in die nächste Generation gebracht werden Variabilität durch Rekombination ● Unter Rekombination versteht man die Neuverteilung von Erbgut während der Meiose  ● Die Rekombination macht es quasi unmöglich, das zwei identische Nachkommen gezeugt werden und ist somit maßgeblich für eine hohe genetische Variabilität ● Im Gegensatz zum Evolutionsfaktor Mutation, die neue Variationen schafft, sorgt die Rekombination nur für eine andere Verteilung des vorhandenen (!) genetischen Materials → damit findet keine Veränderung des Genpools statt Variabilität durch Selektion ● Selektion (lat. selectio = Auswahl) besteht in weitem Sinne aus drei Formen:

● ●

●

● ●

Natürliche Selektion: An ihre Umwelt besser angepasste Lebewesen, erhöhen die Wahrscheinlichkeit zur Weitergabe ihrer Gene als schlechter angepasste Lebewesen Sexuelle Selektion: Innerartliche Auswahl von Sexualpartnern, die sich aus aus der Konkurrenz um Fortpflanzungspartnern ergibt, Sexuelle Selektion erklärt auch zahlreiche Phänotypische Ausprägungen, die im Sinne der natürlichen Selektion eigentlich von Nachteil wären (z.B. das Federkleid des Pfau. Dieses ist hinderlich bei der Flucht vor Räubern, ist aber wichtiges "Balzmittel") Künstliche Selektion: vom Menschen gesteuerte Selektion zur Förderung bestimmter Merkmale bei Tier- und Pflanzenarten (z.B. höhere Milchleistung von Kühen, gegen Krankheiten resistente Nutzpflanzen wie Weizen oder Kleintierzucht) Grundannahme der natürlichen Selektion ist die Tatsache, dass Individuen die länger Leben ihre Gene öfter weitervererben können Umso besser ein Organismus an seine natürliche Umgebung angepasst ist, desto häufiger wird er also seine Gene in die nächste Generation weitergeben können (Begriff der Fitness)

Transformierende Selektion ● Bei der transformierenden Selektion wirkt der Selektionsdruck von einer Seite aus ● Die Population verschiebt sich dementsprechend weg vom Selektionsnachteil in die andere Richtung X-Achse: Intensität der Merkmalsausprägung Y-Achse: Anzahl der Individuen

Beispiel: Population eines Tiefseefisches, der von einem größeren Raubfisch gejagt wird. Fluchtgeschwindigkeit erweist sich hierbei für den Beutefisch als Vorteil, weil er so weniger oft gefressen wird. Auf Dauer wird sich die Population des Beutefisches also in die Richtung verändern, dass die Geschwindigkeit der einzelnen Individuen zunimmt. Denn: Schnellere Fische können ihre Gene (mit den wichtigen Allelen für eine erhöhte Schwimmgeschwindigkeit) öfter in die nächste Generation bringen als langsamere. Stabilisierende Selektion ● Stabilisierende Selektion liegt vor, wenn der Selektionsdruck von beiden Extremseiten der Merkmalsausprägung ausgeht ● Auf diese Weise kommt es auf Dauer zur Annäherung an den Mittelwert, weil extreme Formen benachteiligt werden Beispiel: Besonders bei der Ausprägung der Größe von Flügeln ist die stabilisierende Selektion zu beobachten. Vögel mit extrem großen und extrem kleinen Flügeln büßen an Flugfähigkeit ein, sodass es auf lange Sicht zur Stabilisierung des Mittelwerts kommt. Extreme Phänotypen werden infolge immer seltener, oder tauchen gar nicht mehr auf. Disruptive Selektion ● Das zentrale Merkmal bei der Disruptiven Selektion ist die Ausbildung von zwei extremen Phänotypen ● Ergo erweist sich die Ausprägung eines Merkmals im Mittelwertbereich als Nachteil Beispiel: Die Aufspaltung einer Darwinfinkenart (Stichwort: adaptive Radiation) in Insektenfresser und Körner/Nussfresser. Zum fangen und fressen von Insekten ist ein feiner, dünner Schnabel nötig. Für das knacken von Nüssen dagegen ein kräftiger Schnabel. Der Mittelwert eines Schnabels dieser beiden Formen bringt dagegen keine Vorteile, bzw. ist den jeweils spezialsierten

Formen unterlegen. Auf diese Weise kommt es in der Population auf Dauer zur Ausprägung von zwei Extremen: ein dünner Schnabel und ein dicker Schnabel. Variabilität durch Gendrift ● Zufällige Veränderung der Genhäufigkeit eines bestimmten Allels innerhalb einer Population ● Besonders bei kleinen Populationen ist der Gendrift bedeutend, weil Allele relativ schnell aus dem Genpool der Population verschwinden können ● Aber auch das genaue Gegenteil ist möglich, nämlich das bestimmte Gene plötzlich extrem häufig in einer Population auftauchen, etwa nach Naturkatastrophen, wenn nur noch wenige Individuen überlebt haben und viele von ihnen ein zuvor noch seltenes Allel in sich tragen Beispiel: Gründereffekt ➔ Beim Gründereffekt wird eine neue Population durch wenige Individuen gegründet ● Innerhalb dieser neuen Gründerpopulation (P2) unterscheidet sich die Allelfrequenz (Allelhäufigkeit) im Vergleich zur nun isolierten Ausgangspopulation (P1) ● Dies hat eine deutlich geringere Genvariabilität zur Folge, weil manche Allele die in P1 auftauchen, in keinem der Individuen von P2 vorhanden sind ● Daher besteht der Genpool von P2 aus einer ganz anderen Allelzusammensetzung als P1 ● Notwendige Bedingung des Gründereffekts ist Isolation von der Ausgangspopulation, etwa durch geografische Isolation (siehe Allopatrische Artbildung) ● Genetische Abweichung einer isolierten Population oder Gründerpopulation (zB auf einer Insel) von der Stammpopulation (zB auf dem Festland)

Beispiel: Flaschenhalseffekt ➔ Drastische Reduzierung der genetischen Vielfalt - "genetischen Verarmung" ● Großteil der Tiere einer Population stirbt (zB durch Dürre, Seuchen, Naturkatastrophen) und steigt die Zahl der Individuen dieser Population danach wieder an ● Mit dem Tod werden auch die Gene bzw. die Allele der gestorbenen Tiere aus dem Genpool "eliminiert" ● Die wenigen verbleibenden Tiere besitzen innerhalb ihrer Restpopulation somit nur noch einen geringen bis sehr geringen und zufälligen Teil der zuvor vorhandenen Gene bzw. Allele

4. Artbildungsprozesse: sympatrisch vs. allopatrisch Sympatrische Artbildung ➔ Aufspaltung eines Genpools in verschiedene Arten ohne geografische Barriere→neue Arten innerhalb eines Verbreitungsgebiet → Evolutionsfaktoren verändern Population ● Fortpflanzungsbarrieren entstehen innerhalb einer Population durch Mutation etc. → verhindern den Austausch von Allelen zwischen den Individuen → reproduktive Isolation

●

Weibliche Partnersuche sorgt für sexuelle Selektion→nach bestimmten äußerlichen Merkmalen → Nachkommen = neue Teilpopulation

Allopatrische Artbildung ➔ Eine Population bildet durch geografische Isolation von ihrer Ausgangsart eine neue Art ● Durch geographische Trennung (zb Gebirge, Flüsse) sind die Teilpopulationen unterschiedlichen Selektionsdrücken ausgesetzt, sodass sich unterschiedliche Arten

entwickeln 5. Stammbaumerstellung und Auswertung anhand von homologen Merkmalen sowie molekularbiologischen Beweisen (DNA- Analysen und Proteinanalysen, z.B. cytochrom-c Vergleich, DNA-Sequenzierung)

6. Präadaptation Präadaption ➔ Ein Lebewesen ist aufgrund von Mutation und Rekombination zufällig an eine neue Lebensbedingung angepasst Antibiotikaresistenz von E.coli Nährboden mit einer E.coli-Population, wegen einer Mutation sind einige der Bakterien gegen ein bestimmtes Antibiotikum resistent. Dies tritt aber erstmal nicht in Erscheinung. Bringt man die Bakterien dann aber mit diesem Antibiotikum in Berührung, überleben nur die präadaptierten, denn sie sind ja an die neue Umweltbedingung angepasst. Die ,,normalen’’ nicht angepassten Bakterien sterben hingegen. 7. Proximate und ultimate Erklärungsformen...