Quirks of evolution

Evolution 101

Wenn Sie neu in der Evolution sind oder nur eine Zusammenfassung benötigen, finden Sie hier einen kurzen Crashkurs, wie alles funktioniert.

Video: Wie Evolution funktioniert (Kurzgesagt – In a Nutshell / YouTube). Details und Transkript anzeigen.

Variation und Vererbung

Es gibt eine riesige Menge an Variation in den Eigenschaften und Merkmalen von Individuen innerhalb einer Spezies. Sie müssen nur Ihre eigene Familie betrachten, um zu sehen, dass selbst Kinder derselben leiblichen Eltern in Aussehen und Eigenschaften bemerkenswert unterschiedlich sein können.

Wie erklären wir diese Variation?

Wir alle wissen, dass es zwei braucht, um ein neues menschliches Leben zu schaffen. Damit ein Baby geboren werden kann, brauchen wir das Sperma des Vaters und das Ei der Mutter, von denen jedes einen einzigen Chromosomensatz hat, der unsere 23.000 Gene (ein Genom) trägt. Der Embryo und der Erwachsene, in den er hineinwächst, hat zwei Genome in jeder Zelle. Während der Befruchtung verschmelzen die beiden Zellen zu einer einzigen Zelle, die genetische Informationen von beiden Elternteilen enthält. Es ist die zufällige Vermischung und Rekombination der DNA zweier Organismen, die zu den einzigartigen Eigenschaften ihrer Nachkommen führt, wobei jedes Kind eine andere Mischung von Genen von Mutter und Vater erhält.

Genetische Variation geschieht durch Mutation — also zufällige Veränderungen oder Kopierfehler in der DNA — verursacht zum Beispiel durch die Einwirkung von Chemikalien oder Strahlung. Ein Gen kann in vielen leicht unterschiedlichen Varianten existieren, die Allele genannt werden. Damit eine Mutation an die nächste Generation weitergegeben werden kann, muss sie in den Geschlechtszellen, dh im Sperma oder in der Eizelle, stattfinden. Wenn Veränderungen in normalen Körperzellen auftreten, gehen sie verloren, wenn der Körper stirbt.

Natürliche Selektion

Dank dieser Prozesse erhalten wir Arten, innerhalb derer Individuen unterschiedliche Merkmale aufweisen. Einige dieser Merkmale sind für Tiere, die in einer bestimmten Umgebung leben, vorteilhafter als andere. Zum Beispiel wird ein Verdauungssystem, das mit Eukalyptusblättern zurechtkommt, für Kreaturen wie Koalas, die in Australien leben, ziemlich nützlich sein. Tiere mit Merkmalen, die am besten zu ihrer Umgebung passen, werden eher überleben und ihre Gene an ihre Nachkommen weitergeben. Diese Eigenschaften werden nach und nach an zukünftige Generationen weitergegeben. Das ist ’natürliche Selektion‘.

Koala und sein Joey fressen an Blättern
Tiere mit Merkmalen, die am besten zu ihrer Umgebung passen (wie der Koala, der Eukalyptusblätter verdauen kann) überleben eher und geben ihre Gene an ihre Nachkommen weiter. Bildquelle: Mathias Appel / Flickr.

Das vielleicht bekannteste Beispiel dafür, wie natürliche Selektion funktioniert, ist die Giraffe. Jahrhunderts schlug Jean Baptiste Lamarck vor, dass Organismen bestimmte Eigenschaften durch Gebrauch erlangten, während andere durch Nichtgebrauch verschwanden. Er dachte fälschlicherweise, dass die langen Hälse der Giraffen durch das Strecken von Blättern hoch oben in hohen Bäumen entstanden seien und dass diese langen Hälse dann von ihren Nachkommen geerbt wurden. Im Gegensatz dazu postuliert eine darwinistische Evolutionstheorie, dass einige Giraffen durch zufällige Variation längere Hälse hatten als andere. Dank ihrer langen Hälse konnten sie Blätter hoch oben in den Bäumen in ihrer Umgebung erreichen. Weil sie Zugang zu Nahrung hatten, konnten die Giraffen mit längeren Hälsen besser überleben und sich vermehren, wobei ihre Nachkommen ihre langen Hälse erbten.

Seit Darwins Zeit konnten Wissenschaftler die Evolution verschiedener Organismen durch Fossilien und DNA-Sequenzierung verfolgen. Sie fangen sogar an, die genauen Genmutationen zu identifizieren, die bestimmten Veränderungen zugrunde liegen, wie zum Beispiel die Veränderung eines Gens, das dazu führte, dass die Vorderbeine von Fledermäusen zu Flügeln wurden.

Eine Giraffe, die nach einem Ast greift
Giraffen mit längeren Hälsen hatten leichter Zugang zu mehr Nahrung und überlebten und vermehrten sich daher eher. Bildquelle: Allison Mickel / Flickr.

Nicht immer eine perfekte Lösung

Ein Missverständnis über die natürliche Selektion ist, dass die Evolution im Laufe der Zeit die Merkmale eines Organismus „auswählt“, die am besten zu seiner Umgebung passen. Das Missverständnis kann teilweise auf den Begriff ’natürliche Auslese‘ selbst zurückzuführen sein, wie Alfred Russel Wallace (der unabhängig von Charles Darwin die Evolutionstheorie durch natürliche Auslese konzipierte) einmal in einem Brief an Darwin bemerkte. Wallace dachte, dass der Begriff „die ständige Beobachtung eines intelligenten „Wählers“ wie die Selektion des Menschen, mit der Sie ihn so oft vergleichen, implizierte“ und dass er nahelegte, dass „Denken und Lenken für die Aktion der „natürlichen Selektion“ wesentlich sind“. Mit anderen Worten, der Begriff beschwört Parallelen mit, sagen wir, ein Hundezüchter ‚Auswahl‘ für wünschenswerte Eigenschaften in ihren Tieren. Tatsächlich ’selektiert‘ die Natur nichts — natürliche Selektion ist ein Prozess, keine bewusste Kraft. Und es gibt gute Gründe, warum der Prozess der natürlichen Selektion nicht immer zu einer ‚perfekten‘ Lösung führt.

Ein Hund
Die Auswahl der Merkmale bei der Zucht von Hunden ist nicht der gleiche Prozess wie die natürliche Selektion. Bild: Meatwad / Instagram.

Erstens kann die Selektion nur auf die verfügbare genetische Variation einwirken. Ein Gepard zum Beispiel kann sich nicht entwickeln, um schneller zu laufen, wenn es keine schnellere Genvariante gibt.

Zweitens muss der Körper mit den Materialien arbeiten, die er bereits hat. Im Fall der Giraffe zum Beispiel würde man denken, dass es am sinnvollsten wäre, wenn der Nerv, der von der Sprachbox zum Gehirn geht, den direktesten Weg nimmt — eine Länge von etwa 10 Zentimetern. Da der Körperplan der Giraffe jedoch bei einem Vorfahren ohne Hals festgelegt wurde, geht der Nerv den ganzen Hals hinunter, um das Herz herum und wieder zurück — eine Entfernung von 4 Metern! Neue Arrangements können nur die vorhandenen Teile verwenden, wie der Evolutionsbiologe Steven Jay Gould an einem anderen Beispiel veranschaulichte: der ‚Daumen‘ des Pandas – eine zusätzliche (sechste) Ziffer, die aus einem vergrößerten radialen Sesamoid aufgebaut ist, normalerweise eine kleine Komponente des Handgelenks (siehe sein Buch ‚Der Daumen des Pandas‘).

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