3.3 Evolutionsfaktoren Teil III ; Speziation, andere Evolutionstheorien
3.3.3 Artbildung ( = 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.

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.

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

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

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.

Ist 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 Abb. 51 sind die Mechanismen dargestellt.

Beispiele für allopatrische Artbildung:

1. Stammbaum der Bären und Hunde

2. Streifenhörnchen am Grand Canyon

3. Schmetterlinge in Europa

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)

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.

Die berühmten Darwinsfinken der Galapagos-Inseln sind ein Beispiel oder die Radiation der hawaiianischen Vogelgattungen Chlorophania und Tanagra.

Abb. 52 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.

Abb. 53 zeigt die Hawaiianische Inselgruppe. Die Abbildung oben zeigt die adaptive Radiation auf den Hawaiianischen Inseln der Vogel-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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 48

Speziation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 49

Speziation bei Getreide

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 50

Theorien zur Artbildung

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 51

allopatrische Artbildung

 


Stammbaum der Bären


Verbreitung von Schmetterlingen

 

Bilder anklicken


Streifenhörnchen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 52

Adaptive Radiation

Darwinsfinken

 

Abb. 53

Adaptive Radiation bei hawaiianischen Vögeln

 

 

 

 

 

Abb. 54

Adaptive Radiation im Tertiär

 

 

 

Sympatrische Speziation

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.


Sympatrische Artbildung beim Weizen

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.

 

 

 

 

 

 

Abb. 55

Sympatrische Artbildung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 56

Allopolyploidie

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 57

Sympatrische Artbildung beim Weizen

 

 


Sympatrische Artbildung beim Riesenpanda

Eine 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)

 

 

Abb. 58

Sympatrische Artbildung beim Riesenpanda

 

Sympatrische Artbildung bei Fröschen

Die tetraploide Spezies Hyla versiolor ist aus der Hybridisierung einer östlichen und westliche Spezies Hyla chrysocelis hervorgegangen.

3.3.4

Andere 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. Neuere Erkenntnisse zeigen, daß organische Matreie überall im Weltall vorkommt. (siehe z.B. Komet Tempel 1, Beschuß durch NASA 2005) Materie aus dem Weltraum gelangt ständig in großen Mengen auf die Erde. Insofern liegt nahe, daß der Ursprung der irdischen Evolution auch diese kosmische organische Materie war.
 
Abb. 59

Sympatrische Artbildung bei Baumfröschen

 



Weiterführende Quellen:

Evolution

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

http://rainbow.ldeo.columbia.edu/courses/v1001/6.html
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-class.unl.edu/bios386/lec-sched.htm
http://www.micro.utexas.edu/courses/levin/bio304/evol.html

Charles Darwin: Vom Ursprung der Arten

http://www.talkorigins.org/faqs/origin.html

Speziation

http://tidepool.st.usm.edu/crswr/110populationevolution.html
http://www.mun.ca/biology/scarr/3900_Species.htm

Adaptive Radiation

http://ag.arizona.edu/classes/ento596c/topic/session2.html
http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/AEF/1994/osborn_adaption.html

Punktuiertes Gleichgewicht

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

Galapagos

http://www.terraquest.com/galapagos/

Panspermie

http://www.iscid.org/encyclopedia/Panspermia

Aquatic Ape Theorie

http://www.geocities.com/Athens/5168/aat.html

Karten der Erde der Vorzeit

http://www.scotese.com/

Erdgeschichte, Geologie

http://pubs.usgs.gov/gip/geotime/contents.html