Evolutionsfaktoren: Speziation (Artbildung)

3.3Evolutionsfaktoren
Teil III ; Speziation, andere Evolutionstheorien
3.3.3Artbildung ( = Speziation)
Um die Artbildung zu verstehen, wollen wir zunächst den Briff Art
( = Spezies) definieren:

Eine Art ist eine Gruppe Populationen in denen Genfluß
herrscht und deren Nachkommen die gleiche Fitness wie die Eltern haben.

oder
“Spezies sind Gruppen natürlicher, sich
paarender Populationen, die reproduktiv von anderen solchen Gruppen
isoliert sind
.” (Mayr, 1942; 1969:26)
 

Darwin’s Theorie der Speziation.
Darwin hatte eine sehr einfache Erklärung für die Artbildung:
Eine Spezies verbreitete sich über eine großes Areal.
Innerhalb dieses Gebietes gab es unterschiedliche Einflüsse
der Umgebung und so wirkt auf die Individuen ein unterschiedlich
großer Selektionsdruck. Dadurch entwickeln sich lokal unterschiedliche
Spezies.

 

 

ana3

Wenn die Evolution fortschreitet, wird eventuell der Genfluß
zwischen einer Population und der Spezies als Ganzes unterbrochen.
Weil sich bei einer Population die Genfrequenzen ändern,
kann sie sich vollständig in eine andere Richtung entwickeln
bis sie sich komplett von der Ausgangspopulation unterscheidet.

Dies nennt man Stammesentwicklung oder Anagenese.
(A —> B —> C —> D).

Alternativ kann sich die Population in 2 und mehrere verschiedene
Spezies entwickeln, die gleichzeitig existieren.
Dies nennt man echte Artbildung oder Cladogenese
(Verzweigung). Dies ist die häufigere Form der Evolution.

. Es gibt dazu viele Beispiele wie:

Stammbaum
der Fische und Amphibien
Stammbaum
der Vögel
Stammbaum
der Straußenvögel
Stammbaum
der
Bären und Hunde
Stammbaum
der Wale
Stammbaum
der Pferde
Stammbaum
der Elefanten

Stammbaum der
Dinosaurier

Die Entwicklung der Getreidearten (siehe unten) ist ebenfalls
ein Beispiel.

getreideCladogenese geschieht dann, wenn Reproduktionsverhindernde
Mechanismen zwei Unterpopulationen daran hindern, sich untereinander
zu paaren. Diese Paarungsbarrieren können sein:1) Die Isolation
eines Teils der Population durch physikalische Barrieren

2) Eine Subpopulation breitet sich in einer neuen
ökologischen Nische
aus die noch nicht
durch die gleiche Spezies besetzt war oder

3) In einer Population tritt Polymorphismus
ein bevor sie in eine neue ökölogische Nische geht.

Dazu gibt es 2 Theorien:

  • Gradualismus:
    die langsame Entwicklung phänotypischer und genotypischer Unterschiede
  • Punktuiertes
    Gleichgewicht
    :
    abrupte Veränderungen des Phänotyps
    bleiben relativ konstant über die Zeit (Gould und Eldridge 1972).
    Neue Spezies scheinen während der Evolution sprunghaft und nicht
    kontinuierlich
    entstanden zu sein. Im Mittel lebt eine neue Spezies
    eine paar Millionen Jahre auf der Erde. Die wichtigsten neuen Merkmale
    der Entwicklung aus ihren Vorfahren entstanden jedoch in den ersten
    50,000 Jahren! Dies könnte durch Klimaänderungen oder
    Massensterben verursacht werden.
punkt4

Neue Arten bilden sich dann, wenn in einer Untergruppe der Population
eine genetische Änderung stattfindet, die dazu führt, daß
sich die neue Population nicht mehr mit der ursprünglichen paaren
kann.

allosIst die Isolation der Populationen durch eine physikalische (geographische)Barriere
der Grund für die reproduktive Barriere, entwickelt sich die
isolierte Population und bringt eine neue Art hervor. Man nennt
dies allopatrische
Artbildung
. (Mayr 1964)In der Abbildung links sind die Mechanismen dargestellt.

Beispiele für allopatrische Artbildung:

1. Stammbaum der Bären und Hunde

2. Streifenhörnchen am Grand
Canyon

3. Schmetterlinge in Europa


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Stammbaum der Bären

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Verbreitung von Schmetterlingen


Bilder anklicken

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Streifenhörnchen

Reproduktive Isolationsmechanismen.
Mayer und andere moderne Biologen, die die Artbildung untersucht haben
beschreiben sogenannte “reproduktive Isolationsmechanismen“.
Price (1996) hat diese als als eine “Eigenschaft von Individuen,
Populationen und Spezies beschrieben, die Genfluß zwischen Populationen
und Spezies hervorrufen”. Diese Eigenschaften entwickeln sich während
geographischer Isolation und kommen in verschiedenen Ausprägungsformen
vor. “Ist die geographische Barriere nicht mehr vorhanden, wie beim
Beispiel der Gletscher, die Sängerpopulationen (Vögel) isoliert
haben, halten die reproduktiven Isolationsmechanismen die einzelnen Spezies
davon ab, sich zu einer einzigen Spezies zu vereinigen”. Price führt
folgende reproduktiven Isolationsmechanismen an:
Mechanismen vor der Paarung:

1) Jahreszeitliche und Heimatisolation. (verschiedene
Spezies brüten zu verschiedenen Zeiten im Jahr und an verschiedenen
Orten.)
2) Isolation durch unterschiedliches Verhalten
3) Mechanische Isolation (Die Sexualorgane der einen Spezies passen
nicht zur anderen Spezies)

Mechanismen nach der Paarung:

1) Ein Spermatransfer findet statt, jedoch findet keine
Befruchtung der Eizelle statt oder die Zygote stirbt.
2) Der hybride Embryo bildet sich, stirbt aber vor der Geschlechtsreife
oder ist steril. (Die Nachkommen eines Pferdes und eines Esels sind Maultiere,
die steril sind)

Adaptive Radiation
Hat Gendrift durch den Gründereffekt stattgefunden
oder sind durch Massensterben vakante ökologische Nischen übriggeblieben,
ergibt sich
allopatrische Artbildung
in Form einer adaptiven Radiation. Dabei teilt sich eine Urpopulation
in kleinere Populationen auf, wobei unterschiedliche Nischen besetzt werden.

darwinsfDie berühmten Darwinsfinken der Galapagos-Inseln sind ein
Beispiel oder die Radiation der hawaiianischen Vogelgattungen Chlorophania
und Tanagra.links 4 Spezies der Darwinsfinken auf Galapagos
A Geospiza conirostris und B Geospiza candens
beide spezialisiert auf Kakteenblüten und Früchte
C Certhidea olivacea als baumlebender Insektenfresser
und
D Camarhynchus pallidus sucht mit “Werkzeug”
nach Insekten

Alle 13 Darwinsfinken stammen von einem Vorfahren des südamerikanischen
Kontinents ab.

 

tanagranhiiwi3

Oben die Hawaiianische Inselgruppe

Links die adaptive Radiation auf den Hawaiianischen Inseln der
Vogl-Gattungen Chlorophania und Tanagra.

 

Nach dem Aussterben der Saurier (vor ca. 65 Millionen Jahren)
wurden viele ökologische Nischen frei, die die Säugetiere
und Vögel, die es zuvor schon einige Millionen Jahre gab per
adaptiver Radiation besetzten.
extinct1

Sympatrische Speziation

Eine weitere wichtige Form der Artbildung ist die
sympatrische Speziation. (siehe
unten)

Nach der Meinung vieler Forscher ist die das Konzept
der Artbildung ohne geographische Isolation älter als das geographische
Artbildungsmodell. Obwohl allopatrische Speziation in vielen Fällen
die Regel ist, könnte z. B. bei der Evolution der Insektenspezies,
die sich zusammen mit bestimmten Pflanzenarten entwickelt haben eher die
sympatrische Artbildung geschehen sein.

sympsallopoly

 

Die sympatrische Speziation geschieht also, wie oben zu sehen
ist ohne geographische Isolation durch Chromosomenverdopplung
und vegetative Fortpflanzung. Man nennt
die Verdopplung des Chromosomensatzes Polyploidie.
Dies ist bei Pflanzen häufig der Fall. Kälte und Meiosefehler
können dafür verantwortlich sein. Kommt Polyploidie mit einer
Hybridisierung vor, spricht man von Allopolyploidie.
Die Weizenpflanze ist wohl durch einen ähnlichen Vorgang entstanden.

weizen1

Vor ca. 11000 Jahren begannen die Menschen wilden Weizen zu kultivieren.
Er war diploid und hatte 14 Chromosomen (2n =14 AA).
Er hybridisierte mit einer anderen Spezies mit ebenfalls 14 Chromosomen.(14
BB
) Die Nachkommen waren jedoch steril (14
AB
). Sie pflanzten sich vegetativ fort. Vor ca. 8000 Jahren fand
eine Verdopplung des Chromosomensatzes statt (Polyploidie). Einige Pflanzen
waren tetraploid (28 AABB) Später hybridisierte
sich diese tetraploide Pflanze mit einem wilden, diploiden Verwandten
(T. tauschii) 14 DD. Heute hat der Weizen
42 Chromosomen, (6 x 7 Sätze, 42 AABBDD).

Auch bei Tieren findet man durch Chromosomenmutationen hervorgerufene
Speziation.

riesepanEine solche Form der sympatrischen Artbildung ist beim Riesenpanda.
(Ailuropoda melanolenca) zu beobachten.
Die meisten Chromosomen scheinen durch Fusion aus anderen Chromosomen
hervorgegangen zu sein, die man einzeln bei anderen Bären wie
z. B. dem Braunbär findet.
(siehe auch hier)

 

hylaDie tetraploide Spezies Hyla versiolor ist aus der Hybridisierung
einer östlichen und westliche Spezies Hyla chrysocelis
hervorgegangen. (siehe links) 

 

3.3.4Andere Evolutionstheorien

Aquatic Ape Theory“(AAT):
Einige Zeitgenossen sind der Meinung, daß die Vorfahren der Menschen
während ihrer Evolution eine aquatische Phase durchlaufen
haben. Indizien hierfür seien, daß z.B. Menschen wie alle Wassersäuger
salzige Tränen weinen usw.

Panspermie: Das Leben ist nicht auf
der Erde sondern duch Besiedlung aus dem Weltraum entstanden! Brig Klyce’s
Internetseite erklärt diese Idee, daß das Leben der Erde aus
extraterristrischen Bakterien entstanden sein könnte. Auch Crick,
der Entdecker der DNA-Struktur hat diese schon behauptet.

 

Weiterführende Quellen:

Evolutionhttp://books.nap.edu/html/evolution98/

http://rainbow.ldeo.columbia.edu/courses/v1001/6.html
http://www.iup.edu/~rgendron/bi112-a.htmlx
http://www.nap.edu/readingroom/books/evolution98/contents.html
HTTP://biology.fullerton.edu/courses/biol_404/web/hol/hol_ch1.html
http://bioinfo.med.utoronto.ca/~lamoran/Evolution_home.shtml
http://www.iup.edu/~rgendron/bi112-a.htmlx

http://www-class.unl.edu/bios386/lec-sched.htm

http://www.micro.utexas.edu/courses/levin/bio304/evol.html

Anthropologiehttp://www.mc.maricopa.edu/anthro/origins/asm97.html
Charles Darwin: Vom Ursprung der Artenhttp://www.talkorigins.org/faqs/origin.html
Mechanismen der Evolutionhttp://blitzen.sprl.umich.edu/GCL/paper_to_html/genetic.html
Speziationhttp://tidepool.st.usm.edu/crswr/110populationevolution.html
http://www.mun.ca/biology/scarr/3900_Species.htm
Adaptive Radiationhttp://fig.cox.miami.edu/Faculty/Tom/bil160/06_adaptive.html
http://ag.arizona.edu/classes/ento596c/topic/session2.html
http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/AEF/1994/osborn_adaption.html
Punktuiertes Gleichgewichthttp://www.skeptic.com/01.3.prothero-punc-eq.html

http://www.talkorigins.org/faqs/punc-eq.html

Galapagoshttp://www.terraquest.com/galapagos/
Panspermiehttp://www.panspermia.org/
Aquatic Ape Theoriehttp://www.geocities.com/Athens/5168/aat.html
http://homepages.tesco.net/~sondela/
Karten der Erde der Vorzeithttp://www.scotese.com/
Erdgeschichte, Geologiehttp://pubs.usgs.gov/gip/geotime/contents.html
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