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  3. 8 Evolution und biologische Vielfalt
  4. 8.3 Evolutionsfaktoren und ihre Wirkung
  5. 8.3.1 Die Synthetische Theorie der Evolution stützt sich auf Populationsgenetik und Ökologie
  6. Die Synthetische Theorie der Evolution

Die Synthetische Theorie der Evolution

Die Synthetische Theorie der Evolution ist eine Weiterentwicklung der darwinschen Selektionstheorie.

Es werden die Evolutionsfaktoren Mutation und Rekombination, Anpassungsselektion, Gendrift (Zufallsselektion), Migration (Genfluss) und Isolation unterschieden.

Die Isolation ist für die Bildung neuer Arten verantwortlich.

Die jüngsten Ergebnisse der Genetik und der Evolutionsforschung lassen erkennen, dass die Synthetische Theorie gewisser Ergänzungen bedarf.

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DARWIN hat die Grundlagen für das Verständnis der Evolutionsmechanismen geschaffen. Die grundlegenden Elemente seiner Theorie (Überproduktion von Nachkommen, Variabilität und Selektion) sind bis heute gültige Erklärungen für das Evolutionsgeschehen. Aufbauend auf diesen Grundlagen hat die Synthetische Theorie die Erkenntnisse aus verschiedenen Wissensgebieten, wie Paläontologie, Ökologie und Genetik, insbesondere Populationsgenetik, aufgegriffen. Bei der Erklärung des Evolutionsablaufs betrachtet die Synthetische Theorie den Genpool einer Population und seine Veränderungen. Sie untersucht, wie es zu einer Veränderung in der Zusammensetzung dieses Genpools kommen kann.

Als Evolutionsfaktoren bezeichnet man die Ursachen, die für die Veränderung des Genpools einer Population verantwortlich sind. Die wichtigsten Faktoren sind Mutation und Rekombination, Anpassungsselektion, Gendrift (Zufallsselektion), Migration (Genfluss) und Isolation.

Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Synthetische Theorie der Evolution der Ergänzung bedarf, insbesondere was Kooperation, Beziehung von Ontogenie und Phylogenie und die Bedeutung des Verhaltens für die Evolution betrifft.

Während Gentheorien vor allem die Selektionswirkung auf einzelne Gene in den Blick nehmen, betonen Genomtheorien der Evolution die Wechselwirkungen zwischen den Genen und Genabschnitten.

Übersicht über Evolutionsfaktoren

Durch Mutation und Rekombination werden eine Vielzahl von unterschiedlichen Genotypen und Phänotypen geschaffen, die dann den Einwirkungen anderer Evolutionsfaktoren ausgesetzt sind.
Anpassungsselektion bewirkt, dass Individuen mit einer besseren Eignung mehr Nachkommen haben als andere.

Gendrift (Zufallsselektion) bewirkt die Veränderung von Genhäufigkeiten durch zufällige Auswahl.

Migration (Genfluss) beschreibt die Veränderungen der Genfrequenzen in einer Population, die durch Zuwanderung oder Abwanderung von Individuen bewirkt werden.
Unter Isolation versteht man die Trennung einer Population in Teilpopulationen, zwischen denen der Genaustausch eingeschränkt oder ganz unterbunden wird. Isolation ist die Voraussetzung für Artbildung.

Mutation und Rekombination

Als Mutation bezeichnet man spontan oder aufgrund bestimmter physikalischer oder chemischer Einwirkungen auftretende Veränderungen im Genotyp. Die Mutationen schaffen einmal neues genetisches Material, das dann der Einwirkung der anderen Evolutionsfaktoren unterliegt, zum anderen verändern sie durch bestimmte Mutationsraten die Häufigkeit bestimmter Allele im Genpool einer Population. Wenn auch die Anzahl günstiger Mutationen äußerst gering ist, so kann ihr Zusammentreffen in einem Individuum durch genetische Rekombination wahrscheinlicher werden. Außerdem wird die Vielfalt der Genotypen und damit auch der Phänotypen in einer Population erheblich vergrößert. Der wichtigste Rekombinationsmechanismus bei Eukaryoten ist die Rekombination zwischen homologen DNA-Sequenzen während der Prophase I der Meiose.

Bei Prokaryoten und in geringerem Ausmaße wohl auch bei Eukaryoten gibt es auch genetische Austauschprozesse zwischen Individuen einer Generation, z. T. sogar zwischen Individuen verschiedener Arten (horizontaler oder lateraler Gentransfer, Parasexualität bei Bakterien). Darüber hinaus können bestimmte DNA-Abschnitte, sogenannte Transposons, innerhalb des Genoms ihre Position wechseln (transpositionale Rekombination).

Anpassungsselektion

Anpassungsselektion bewirkt, dass Individuen mit einer besseren Eignung mehr Nachkommen haben als andere. Diese unterschiedliche Fitness kann sich z. B. beim Nahrungserwerb, beim Wettbewerb um Geschlechtspartner, bei Flucht vor Fressfeinden oder der Resistenz gegenüber Krankheiten auswirken. Die Anpassungsselektion setzt an den Phänotypen an. Voraussetzung ist die genetisch bedingte Unterschiedlichkeit der Individuen. Ihre große Potenz wird deutlich, wenn man sich vor Augen führt, welche Möglichkeiten der Veränderung in der gezielten Auslese durch den Menschen in der Tier- und Pflanzenzüchtung stecken. Die verschiedenen Rassen der Haustaube oder des Haushunds, die alle von der gleichen Ursprungsart abstammen und trotz ihrer großen Unterschiede immer noch zu dieser Art gehören, sind Beispiele, die schon DARWIN anführte.
Anpassungsselektion kann sich recht unterschiedlich auswirken. Bei konstanter Umwelt werden durch Selektion vor allem die Extreme eliminiert. Dadurch wird die Variationsbreite der Phänotypen und der Genotypen vermindert. Die natürliche Auslese wirkt deshalb in erster Linie beschränkend (stabilisierende Selektion).

Ändert sich die Umwelt einer Population, so bewirkt die Selektion eine Verschiebung der Phänotypen- und Genotypenhäufigkeiten (gerichtete Selektion). Ein Indiz für die Wirksamkeit der gerichteten Selektion sind die großen Übereinstimmungen in Bau und Funktion, die unter dem Selektionsdruck derselben Umwelt oft parallel von Vertretern ganz unterschiedlicher Verwandtschaftsgruppen erworben wurden.

Die disruptive Selektion schließlich führt zur Aufgliederung einer Population: Bestimmte Varianten, die in der Stammpopulation keine Chance haben, können in Teilräumen des Populationsareals einen Selektionsvorteil haben. Eine solche Situation kann zum Beispiel durch Arealerweiterungen oder durch Veränderungen der Umweltbedingungen im alten Verbreitungsgebiet der Population auftreten.

Gendrift (Zufallsselektion)

Gendrift bewirkt die Veränderung von Genhäufigkeiten durch zufällige Auswahl. Rein zufällig überleben bestimmte Individuen Naturkatastrophen wie z. B. Waldbrände, Überschwemmungen oder Erdbeben. Auch bei Neubesiedelung eines Gebiets bestehen die Gründerpopulationen aus einer zufälligen Genotypkombination. Je kleiner eine Population ist, desto größer ist der Einfluss zufälliger Ereignisse bei der Verteilung der Gene auf die Tochterpopulation. Natürliche Populationen sind oft Größenschwankungen ausgesetzt. Oft überwintern z. B. nur wenige Individuen, die dann im nächsten Jahr die neue Population aufbauen. Die Auswahl dieser „Stammväter“ ist meistens mehr von Zufällen als von „Anpassungsselektion“ abhängig. Ein weiterer wichtiger Ansatzpunkt für Zufallsselektion ist die große Menge von Keimzellen, die vor allem im männlichen Geschlecht gebildet wird. Die Auswahl der Keimzellen, die zur Zygotenbildung beitragen, ist weitgehend zufällig.

Isolation und Artbildung

Unter Isolation versteht man die Trennung einer Population in Teilpopulationen, zwischen denen der Genaustausch eingeschränkt oder ganz unterbunden wird. Isolation ist die Voraussetzung für Artbildung.
Während die bisher genannten Evolutionsfaktoren in den meisten Fällen nur zu einer Veränderung innerhalb der Population führen, ist die Isolation die Ursache für die Auftrennung der Arten und damit letztlich die Voraussetzung für die Entstehung der Formenvielfalt der Lebewesen.

Es gibt unterschiedliche Isolationsmechanismen:
1. Bei der geografischen Isolation kann der Genaustausch zwischen den Teilpopulationen durch Gebirgsbildung, Inselbildung oder Meerestransgressionen unterbrochen werden. Gute Beispiele sind die Darwinfinken auf Galapagos, die Kleidervögel auf Hawaii oder die Aeonien (blattsukkulente Pflanzen) auf den Kanaren.
2. Die ökologische Isolation kann durch disruptive Selektion eingeleitet werden. Es entstehen polymorphe Populationen mit Anpassungen an unterschiedliche ökologische Nischen. Bei Parasiten kann z. B. die Artbildung bei ihren Wirten zur Ausbildung einer genetischen Schranke führen.
3.

Wird die erfolgreiche Paarung zwischen Individuen einer Population eingeschränkt, spricht man von fortpflanzungsbiologischer Isolation. Sie kann z. B. durch Veränderungen von Kontaktstoffen (Pheromonen), Balzverhalten, Paarungszeiten oder durch genetische Unverträglichkeit bewirkt werden.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Die Synthetische Theorie der Evolution." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/biologie-abitur/artikel/die-synthetische-theorie-der-evolution (Abgerufen: 24. May 2025, 07:40 UTC)

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Charles Robert Darwin

* 12.02.1809 in The Mount bei Shrewsbury
† 19.04.1882 in Down House (gehört heute zu London-Bromley)

DARWIN gilt als der Begründer der modernen Evolutionslehre. Aufgrund eigener Beobachtungen waren ihm Zweifel an der Unveränderlichkeit der Arten gekommen. Sein Untersuchungsansatz bestand nicht darin zu beweisen, dass Arten sich ändern, sondern wie dies geschieht.
DARWIN fand heraus, dass die Umweltbedingungen eine entscheidende Rolle bei der Evolution spielen. Es überleben und vermehren sich bevorzugt die Lebewesen, die sich in der Auseinandersetzung mit ihrer Umwelt behaupten. Über Generationen werden dabei zunehmend die Merkmale, deren Vorhandensein sich in dieser Auseinandersetzung als vorteilhaft erweisen, an die Nachkommen weitergegeben. DARWIN fasst das zusammen, indem er im „Kampf ums Dasein“ ein „Überleben der Bestgeeignesten“ sieht.
Seine Abstammungstheorie veröffentlichte er 1859 in seinem Hauptwerk „Entstehung der Arten durch natürliche Auslese“. Das Buch war am Tag seines Erscheinens ausverkauft, es folgten sechs Auflagen.

Darwins Weltreise und Evolutionstheorie

CHARLES DARWIN (1809-1882) war ein britischer Naturforscher und Begründer der modernen Evolutionstheorie.
Er entwickelte die Idee der natürlichen Selektion, die in einem lang dauernden Prozess zu Veränderungen der Lebensformen führt.
Seine Arbeiten beeinflussten die Biologie und die Geologie maßgeblich und haben auch auf geistesgeschichtlichem Gebiet große Wirkung ausgeübt.
DARWIN wurde am 12. Februar 1809 als fünftes Kind einer reichen englischen Familie geboren. Seinem Vater zuliebe, einem berühmten Arzt, studierte er Medizin. 1827 brach DARWIN das Studium jedoch ab um auf den ausdrücklichen Wunsch seines Vaters hin, Theologie zu studieren. Damals machte er die Bekanntschaft mit dem Geologen ADAM SEDGWICK und dem Botanikprofessor JOHN HENSLOW.
Sie förderten sein Interesse an biologischen und geologischen Problemen.
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Feuerökologie

Feuer und Brände üben – wie andere abiotische Umweltfaktoren wie beispielsweise Windwurf, Überflutungen, Steinschlag oder Schneebruch – einen erheblichen Einfluss auf Ökosysteme aus. Großräumig und auf lange Zeiträume hin befinden sich Feuerklimaxgesellschaften in einem dynamischen Gleichgewicht. Die Menge an verbrannter Phytomasse wird durch Regenerationsprozesse in der Biosphäre ausgeglichen, d. h. der bei dem Feuer verloren gegangene und in die Atmosphäre abgegebene Kohlenstoff wird bei anschließendem verstärktem Wachstum von den Pflanzen wieder aufgenommen und in der Phytomasse festgelegt.
Neben der Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) trägt heute vor allem die Brandrodung zur permanenten Waldumwandlung in Kulturland zum Anstieg des atmosphärischen CO 2 -Gehaltes bei (geschätzt 1-2 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr, fossile Brennstoffe: 5-6 Gigatonnen pro Jahr).
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Natur- und Umweltschutzorganisationen

Die aktuellen Probleme des Natur- und Umweltschutzes sind allein von staatlichen Stellen nicht zu bewältigen. Wirksamer Natur- und Umweltschutz ist daher ohne die nichtstaatlichen Natur- und Umweltschutzorganisationen nicht mehr denkbar. Sie machen Missstände im Umweltschutz öffentlich und mit unterschiedlichen Mitteln wird Druck auf die Verantwortlichen ausgeübt. Ihre Mitarbeit wird national und international als hilfreich und notwendig beurteilt.

Kreisläufe von Stoffen

Natürliche Kreisläufe sind Stoffkreisläufe, die durch Energieumwandlungen aufrechterhalten werden. Die Stoffe in den Kreisläufen unterliegen in unterschiedlichem Maße verschiedenen physikalischen, chemischen oder biogeochemischen Zustandsveränderungen. In den Kreisläufen der Stoffe werden entweder nur der Weg eines chemischen Elements und seiner anorganischen und organischen Verbindungen, oder aber der Weg einer einzigen Verbindung eines Elements betrachtet.

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