(Abitur) QIV - Evolution Flashcards
Nenne die 5 Bereiche der Lebewesen:
- Prokaryoten (Kernlose Einzeller)
- Protista (Echte Einzeller)
- Fungi (Pilze)
- Plantae (Pflanzen)
- Animalia (Tiere)
Was waren Charles Darwins Beobachtungen die ihn zu seiner Evolutionstheorie brachten?
- Individuelle Unterscheide innerhalb einer Art -> Variabilität
- Unterschiede teilweise vererbt
- Rohmaterial für die Evolution: durch Selektion kommt es zur Verbreitung oder nicht Verbreitung bestimmter Merkmale
1. Arten haben mehr Nachkommen als zur Erhaltung notwenig. Population bleibt m/w konstant - > Struggle for life: nur die besten (=best angepassten) setzten sich durch und erhalten Zugriff auf Ressourcen; besser angepasst = mehr Nachkommen
Evolutionstheorie von Charles Darwin:
- “Struggle for Life“: Überproduktion von Nachkommen führt zu einem Kampf ums Dasein.
- “Survival of the fittest“: Nur die am besten angepassten an die Umweltbedingungen überleben (Im Wettkampf um Nahrung, Lebensraum, Geschlechtspartner)
- “Natural Selection“ (Natürliche Auslese): Diese Selektion führt über viele Generationen zur Veränderung der Arten
-> Die treibenden Kräfte der Evolution sind die unterrichteten Variationen der Individuen, die Selektion bevorzugt jene die am besten angepasst sind.
Evolutionstheorie von Lamark
- Theorie vom kontinuierlichen Artenwandel
- Umwelt verändert sich
- Verändert innere Bedürfnisse / Gewohnheiten
- Tiere haben innerlichen Trieb zur Vervollkommnung
- Umwandlung von Organen / Körperteilen
Welche Mechanismen führen laut Lamark zur Evolution?
- Gebrauch und Nichtgebrauch: Intensiv genutzte Körperteile verkümmern / Viel benutze bilden such weiter aus (Größer / Stärker)
- Vererbung gewonnener Eigenschaften: Die im Individuellen Leben gewonnen Eigenschaften, werden an Nachkommen vererbt
Die Synthetische Evolutionstheorie
- Evolution erfolgt durch die allmähliche Ansammlung kleiner Veränderungen im Genpool einer Art
- Diese Veränderungen entstehen durch Mutationen und Rekombination (Alle Individuen einer Art unterscheiden sich genetisch)
- In einem zweiten Schritt sorgt die Selektion dafür das die besser angepassten Individuen im Durchschnitt höhere Überlebens / Fortpflanzungschancen haben.
Der Biologische Artbegriff und seine Probleme
- Eine Art sind Gruppen von wirklich oder potenziell sich fortpflanzenden natürlichen Populationen, die reproduktiv von anderen Gruppen isoliert sind.
-
Probleme:
- Ungeschlechtliche Fortpflanzung
- Konjugation von Bakterien
Der morphologische Artbegriff und seine Probleme
- Individuen, die in den wesentlichen äußeren Merkmalen übereinstimmen.
-
Probleme:
- Keine Berücksichtigung von Fortpflanzung.
- Ähnliche Zwillingsarten
- Ähnlich aussehende Arten durch Mimikry
- Sexualdimorphismen
- Unterschiedliche Entwicklungsstadien (Kaulquappe / Frosch)
Was sind die Doppelten Kosten der Sexualität?
- Populationen bei der jedes Individuum Nachkommen auf die Welt bringt wachsen doppelt so schnell.
- Weibchen können nur ihr halbes Genom weitergeben. Die andere Hälfte könnte aber vollkommen in Takt und “Gut“ sein.
Warum gibt es Sexualität?
- Einheitliche Populationen (genetisch) = Angriffsziel für Parasiten, Krankheitserreger
- mehr Variabilität = Immer neue Immunschranke wird gebildet
Wie haben sich die Geschlechter im Laufe der Evolution entwickelt?
- Isogamie: Zahlreiche kleine, bewegliche Gameten
- Anisogamie: Ungleich große Gameten
- Oogamie: Männchen: Kleine, bewegliche Spermien (nährstoffarm). Weibchen: große, unbewegliche Eizellen (nährstoffreich)
-> Ein gutes Beispiel für distruptive Selektion: Beide extreme Merkmalsausprägungen haben selektive Vorteile.
Was sind Hermaphroditen?
(Zwitter): Individuen einer Art mit männlicher und weiblicher Geschlechtsausprägung, die sowohl männliche als auch weibliche Keimzellen bilden.
Was sind sekundäre Geschlechtsmerkmale?
Nicht direkt in die Reproduktion involvierte Merkmale nach der Geschlechtsreife
- > Können durch sexuelle Selektion verändert werden
- > Attraktivität, Durchsetzung gegen Konkurrenten
Was ist unter Sexualdimorphismen zu verstehen?
Unterschiede in Erscheinung, Körperfunktion oder Verhalten zwischen Männchen und Weibchen der selben Art (sekundäre Geschlechtsmerkmale)
Was ist sexuelle Selektion?
- > Sexuelle Konkurrenz um Fortpflanzungspartner durch Rivalenkämpfe (Geweih, große Körpermasse).
- > Weibliche Partnerwahl: Äußeres Aussehen, Schmuck (Gefieder bei dem Pfau)
Innerartliche Selektion
Durchsetzung natürlich nachteiliger Merkmale möglich (Handicap-Prinzip)
Meist bei männlichen Individuen
Was ist allopatrische Artbildung?
Allopatrische Artenbildung:
Durch geographische Isolation
- Teilpopulationen werden räumlich von einander getrennt und bilden nach und nach durch Selektion, Mutation und Rekombination einen eigenen Genpool.
- nicht fortpflanzungsfähige Schwesterarten entstehen (Kein Genfluss ist mehr Möglich)
Was ist sympatrische Artbildung?
Durch reproduktive Isolation
Teilpopulation im selben Gebiet aber reproduktiv getrennt (Kein Genfluss möglich)
Was sind Endemische Arten?
Arten die weltweit nur in einem kleinen Verbreitungsgebiet vorkommen (Einem Gebirge etc.)
Was bedeutet rezent?
Rezente Lebewesend, sind die die heute leben.
Was bedeutet fossil?
Fossile Arten, sind bereits ausgestorbene Arten.
Was ist die Phylogenie?
Stammesgeschichte / -entwicklung
Welche Arten der Präzygotischen Isolation gibt es?
- Ökologische Isolation: Unterschiedliche ökologische Nischen
- Zeitliche Isolation: Unterschiedliche Fortpflanzung / Aktivitätszeit
- Mechanische Isolation: Geschlechtsorgane passen nicht zusammen
- Ethnologische Isolation: Das Paarungsverhalten ist unterschiedlich (Bsp. unterschiedliche Paarungsrufe)
- Gametische Isolation: Entstehung von der Zygote wird verhindert da es unterschiedliche Oberflächenmoleküle gibt (Gameten erkennen sich nicht).
Was ist präzygotische Isolation?
Isolation bei der es gar nicht erst zur Zygotenbildung kommen kann, es kommt nicht zur Befruchtung.
Welche Arten der postzygotischen Isolation gibt es?
- Hybridsterilität: F1 überlebensfähig, jedoch zeugungsunfähig
- Hybridsterblichkeit: Ermbryonalentwicklung wird abgebrochen
- Hybridzusammenbruch: F1 Lebens und Zeugungsfähig, Fitness nimmt jedoch mit nachfolgenden Generationen immer weiter ab, Population erlischt nach wenigen Generationen
Was ist postzygotische Isolation?
Isolation nach der Befruchtung, es kommt also zur Zygotenbildung.
Was sind Modifikationen?
Durch Umweltfaktoren hervorgerufene Veränderungen des Phänotyps.
Gene werden dabei nicht verändert
Nicht vererbbar, da keine Mutation in Keimlaufbahn
Eigenetische weitergebe kann möglich sein
Was ist adaptive Radiation?
Defintion: Kommt es innerhalb kurzer Zeit zu multiplen ökologischen Aufspaltungen (sympatrische Artbildung), so spricht man von adaptiver Radiator
-> Dieser Prozess wird begünstigt durch einen Isolierten Lebensraum mit vielen ungenutzten Ressourcen und einer unspezialisierter Gründerpopulation (Kann viele Nischen nutzen) sowie wenig Konkurrenz
Beispiel: Darwin Finken, Buntbarsche in den ostafrikanischen Seen
Was sind Evolutionsfaktoren und welche sind die wesentlichen?
- nicht alle Umwelteinflüsse für Verlauf der Evolution wesentlich
- für Evolution wirksame Einflüsse fast man als Evolutionsfaktoren zusammen
Wesentliche Evolutionsfaktoren:
- Mutation
- Natürliche Selektion
- Rekombination
- Isolation
Wie kommt es zu genetischer Variabilität?
Rekombination und Mutation
Welche Möglichkeiten der Rekombination gibt es?
- Intrachromosomale Rekombination
Stückaustausch homologer Chromosomenstücken während der Meiose (crossing over)
- Interchromosomale Rekombination
Zufällige Verteilung väterlicher und mütterlicherChromosomen während der Prophase I (Meiose)
Welche Arten von Mutationen gibt es?
- Gen-, Genom- und Chromosomenmutationen
- somatische Mutationen: Körperzellen -> nicht erblich
- generative Mutation: Keimbahnmutation -> erblich
- Auswirkungen:
- neutral: keine Auswirkung auf Evolution
- positiv: Erhöhung der Fitness einer Art
- negativ: Verringern der Fitness einer Art
- letal: Tod des mutierten Individuums
!: Mutationen treten häufig ungerichtet auf und verändern häufig ein funktionierendes System, weshalb negative Folgen für den Merkmalsträger weit aus häufiger sind als positive.
Was ist balancierter Polymorphismus?
Phänomen, dass in einer Population mehrere verschiedene Varianten (Allele) eines Merkmals in nennenswertem Anteil zu finden sind. Die Vorteile des Allels in den Heterozygoten und die Nachteile des Allels in den Homozygoten halten sich in dieser Gleichgewichtssituation die Waage.
Es handelt sich um disruptive Selektion.
Bsp.: Sichelzellenanämie als Schutz vor Malaria
Was ist natürliche Selektion?
= Natürliche Auslese
- ungünstige Genkombinationen bezüglich der vorherrschenden Umweltbedingungen werden nicht gefördert (gezielt)
- Das heisst Individuen mit etwaigen Genkombinationen entwickeln sich schlecht oder haben keinen Fortpflanzungserfolg
Was ist unter der Fitness eines Lebewesens zu verstehen?
Tauglichkeit eines Lebewesens messbar anhand überlebender Nachkommen
= Fortpflanzungserfolg
Was ist unter Selektionsdruck zu verstehen?
Umweltbedingungen, die eine Veränderung der Anpassung notwenig machen (oder sogar erzwingen)
Was ist künstliche Selektion?
vom Menschen gerichtet
= Zucht
Was sind Selektionsfaktoren?
Ein Umweltfaktor der Einfluss auf die Fitness und den Fortpflanzungserfolg eines Individuums hat
Biotische Faktoren
Faktoren der Belebten Umwelt
- Nahrung
- Konkurrenten
- Feinde
- Artgenossen
- Krankheitserreger
- Parasiten
Abiotische Faktoren
Faktoren der unbelebten Umwelt
- Licht
- Temperatur
- Wasser
- Bodenbeschaffenheit
- Ph- Wert
Was sind Sexuelle Selektionsfaktoren?
Konkurrenz um Paarungspartner
- durch angehörige des gleichen Geschlechts (intrasexuell, „wer ist stärker“)
- durch Wahl des anderen Geschlechts (intersexuell, „wer st am schönsten“)
Was ist bewirkt der Selektionstyp disruptive Selektion?
bevorzugt phänotypische Extreme, die dadurch erhalten und verstärkt werden. Individuen mit einer Merkmalsausprägung, die dem Mittel der Population entspricht, haben folglich einen Nachteil.
(bsp: Polymorphismus)
Was bewirkt der Selektionstyp stabilisierene Selektion?
eine Selektion, die unter langfristig konstanten Umweltbedingungen die am häufigsten vorhandene Merkmalsausprägung begünstigt. Dadurch wird der Mittelwert einer Variationskurve stabilisiert und die Variationsbreite gleichzeitig verringert.
Was ist bewirkt der Selektionstyp gerichtete Selektion?
bevorzugt Merkmale, die einseitig von der mittleren Merkmalsausprägung in der Population abweichen, und fördert daher eine Verschiebung der Merkmale in die bevorzugte Richtung
Was ist Rekombination?
Neukombination Mütterlichen und väterlichen Erbguts (Meiose)
-> zufällige Genkombination sorgt für mehr Variabilität
Was ist der Gendrift?
zufällige Änderung der Genfrequenz
besonders schwerwiegend in kleinen Populationen
Was ist der Gründereffekt (Gendrift)?
Abtrennung einer kleinen Teilpopulation von Stammpopulation
„Gründerpopulation“ bringt nur einen kleines Teil der Variabilität des Genpools der Stammpopulation mit
Was ist der Flaschenhalseffekt (Gendrift)?
Großteil der Population wird durch eine Katastrophe vernichtet
Überlebende repräsentieren nur noch einen Teil der ehemaligen Population und ihres Genpools
Was sind Folgen den Flaschenhals- und Gründerefekts?
Inzucht -> Verbreitung schlechter, rezessiver Gene
Anfälligkeit für Krankheiten und Parasiten steigt, da Immunsystem nicht stark genug
Was sind Mutationen?
-> erfolgt zufällig
Veränderung der genetischen Information
neue Allele werden in den genoppt gebracht -> und in nächste Generation weiter vererbt
Welche Paarungssysteme gibt es?
Monogamie
Polygamie (polygynie und polyandrie)
Promiskuität
Was ist Monogamie?
(Einehe, Dauerehe)
Männchen paart und bindet sich mit einem Weibchen
-> 2 Elternteile für die Aufzucht benötigt = mehr Schutz und Fürsorge
Was ist Polygynie?
(Vielweiberei)
Ein Männchen paart sich mit mehreren Weibchen
Männchen produziert mehr Gameten als Weibchen = höhere Fortpflanzungseffizienz
Was ist Polyandrie?
(Vielmännerei)
Ein Weibchen paart sich mit mehreren Männchen -> die Männchen sind für Pflege und Aufzucht der Jungen zuständig
Spermienkonkurrenz
Was ist Promiskuität?
beide Geschlechter paaren sich mehrfach mit verschiedenen Partnern
Warum haben sich Polyandrie und promiskuiät als Paarugssystem etabliert?
Doppelte Konkurrenz hürde:
Spermienkonkurrenz (Welches spermium ist am fitesten und kommt zu erst an Eizelle um diese zu befruchten) zusätzlich zu Individuenkonkurrenz (Männchen: wer ist der stärkste, wer darf sich paaren)
Männliche Individuen haben große Hoden da mehr Spermien benötigt werden
Deffiniere den Begriff Population:
Gruppe von Individuen des gleichen Art, die in einem definierten Ort leben und eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden
Wie lautete das Hardy-Weinberg-Gesetz
In Idealpopulation bleibt die Alleefrequenz im Genpool über Generationen hinweg konstant
Wie deffiniert sich laut Hardy und Weinberg eine Idealpopulation?
- Individuenanzahl so groß, dass Schwankungen keine Auswirkungen auf Verteilung haben
- Panmixie = zufällige Partnerwahl
- keine Selektion: alle Individuen haben die gleiche Fitness
- kein Vorkommen von Mutationen
- Genetische Isolation: keine Zu- oder Abwanderung
Was sind Belege für die Evolution?
Biogeografie
Fossilien
Homologien
Wie lässt sich Evolution durch Biogeografie belegen?
- Durch die Plattentektonik und die Kontinentalverschiebung werden Urarten getrennt und auf die verschiedenen Kontinente verteilt.
- Dort sind sie isoliert und können eigene Arten weiterentwickeln.
- So ist Beispielsweise zu erklären das Tiere mit gleicher Abstammung auf unterschiedlichen Kontinenten Leben.
Was sind Fossilien?
Jedwedes Überbleibsel von Lebewesen.
Die toten Lebewesen müssen schnell vor Sauerstoff und Verwertung geschützt sein.
Hartteile bleiben bestehen (Zähne , Knochen)
Heute lebende Organismen sind Rezent
Was sind Homologien?
bezeichnet man in der biologischen Systematik und der vergleichenden Anatomie die grundsätzliche Übereinstimmung von Organen, Organsystemen, Körperstrukturen, physiologischen Prozessen oder Verhaltensweisen aufgrund ihres gemeinsamen evolutionären Ursprungs
Welche kriterien für Homologie gibt es?
Verschiedene Kriterien für Homologie:
Arten mit homologen Organen besitzen einen gemeinsamen Vorfahren. Wenn diese unterschiedliche Lebensräume besiedeln passen sie sich an, der Grundbauplan bleibt aber ähnlich bestehen.
- Kriterium der Lage
- Kriterium der spezifischen Qualität
- Kriterium der Stetigkeit
Was ist das Kriterium der Lage (Homologie)?
- Die Anzahl und relative Verknüpfungen der Teilstrukturen stimmen überein. (Bsp. Säugetiere: An Oberarmknochen schließt Unterarmknochen an etc. - Gleiche Reihenfolge)
- Anzahl und Größe kann innerhalb der Teilstrukturen variieren.
Was ist das Kriterium der spezifischen Qualität (Homologie)?
- Organe stimmen in mehreren charakteristischen Merkmalen überein.
- Je größer die Übereinstimmungen um so sicher ist es
Was ist das Kriterium der Stetigkeit (Homologie)?
- Sie sind Homolog wenn sie sich durch Zwischenformen verbinden lassen
- Gut überprüfbar während der Ontogenese (Individual Entwicklung / Embrionalentwicklung) - schnelle Rekapitulation der Phylogenese (Stammesentwicklung)
- Vergleich rezenter verwandter Arten
- Vergleich mit / von Fossilien: sekundäre Kiefergelenke bei Wirbeltieren
- Progressionsreihe: Komplexere Organe werden ausgebildet
- Regressionsreihe: Eine Stufenweise Rückbildung von Organen
Was ist Konvergenz?
Die aufeinander zulaufende Entwicklung von Lebewesen (Bsp. Äußeres Erscheinungsbild - Wasserwiderstands angepasster Körper) durch identische Umweltbedingungen.
Was sind Analogien?
- Das Ergebnis der Konvergenz sind Übereinstimmungen im äußeren Bau und der Funktion verwandtschaftlich weit entfernter Arten. Dies nennt man Analogie. (Äußere Ähnlichkeit aufgrund ähnlicher Funktionen)
- Der innere Aufbau von Analogen Merkmalen ist allerdings verschieden.
- Beispiel: Stacheln der Rose / Dornen der Schlehe. Kakteen / Wolfsmilchgewächse
Vergleiche Funktion, äußerer Bau und die Kriterien der Homologie zwischen:
Homolog und Analog
Was bedeutet Monophyletisch?
auf eine Stammart zurück zuführen -> Verwandtschaft
Was bedeutet Polyphyletisch?
mehrere Stammarten
Was bedeutet Paraphyletisch?
- Eine jüngste gemeinsame Stammform, enthält aber nicht alle Untergruppen, die auf diese Stammform zurückgehen
- (eine Stammart vorhanden, aber nicht alle Tochterarten erfasst)
INFO / Beispiel: Die Reptilien sind paraphyletisch, da die Vögel klassischerweise nicht zu ihnen gezählt werden, obwohl deren letzte gemeinsame Stammart ein Dinosaurier war und sie somit denselben Stamm haben wie alle anderen Tierarten der Gruppe der Reptilien. Das Taxon der Sauropsida, welches die Klasse der Reptilien und die Klasse der Vögel zusammenfasst, ist hingegen monophyletisch.
Wie lassen sich aus Merkmalstabellen Stammbäume konstruiren?
- Homologie-Vermutung: solche Gene, die in unterschiedlichen Spezies ähnliche oder identische Funktionen haben und in ihrer Sequenz auf einen gemeinsamen Vorläufer zurückzuführen sind.
- Aussengruppen-Vergleich: Eine Art, die nicht ganz zu vergleichbaren Arten passt, aber ähnliche Eigenschaften zeigt, wird als Vergleichsmuster eingesetzt.
- Prinzip der einfachsten Erklärung: unterscheiden sich 2 Proben nur in 1 Merkmal / Mutation, so sind sie näher mit einander verwandt als 2 Proben die sich in 5 Merkmalen / Mutationen unterscheiden.
Wie lässt sich das Alter von Fossilien bestimmen?
Direkte Altersbestimmung:
Radiocarbon-Methode,
Kalium-Argon-Methode
Indirekte Altersbestimmung
Relative Lage der Fossilien
Wie wird mit der Radiocarbonmethode das Alter von Fossilien bestimmt?
-
Radiocarbonmethode (C14)
- Halbwertzeit ≈ 5700 Jahre
- Bis zu 50.000 Jahre möglich
Wie wird mit der Kalium-Argon-Mathode das Alter von Fossilien bestimmt?
Halbwertszeit (von Argon) ≈ 1 Milliarden Jahre
Vergleich wie weit es schon abegbaut ist (Wieviel ist noch übrig)
Wie wird eine indirekte Altersbestimmung durch die relative Lage von Fossilien durchgeführt?
Die Relative Lage der Sedimente wird ermittelt.
- Aussage: “Es ist älter oder Jünger als..“
- Notwendigkeit: Man braucht ungestörte Schichten
- Bei gestörten Sedimenten kann man das alter ermitteln anhand von Leitfossilien
Leitfossilien: Häufig vorkommende Fossilien ein bestimmten Erdschichten. Findet man das gleiche Leitfossil in Sedimentgestein von verschiedenen Orten der Erde, so sind die Gesteine annähernd gleich alt.
Was bedeutet homozygot?
Reinerbigkeit, Vorhandensein gleicher Allele eines Gens, einer Gengruppe oder eines Chromosomenabschnitts im Erbgut diploider oder polyploider Organismen.
Was bedeutet heterozygot?
Ungleicherbigkeit, Vorhandensein verschiedener Allele eines Gens, einer Gengruppe oder eines Chromosomenabschnitts im Erbgut diploider oder polyploider Organismen.
Was sind Taxa?
(Stammbaum Erstellung/Analyse): systematische Einheit
Was bedeutet Phylogenetik?
Stammesgeschichtsforschung
Deffiniere Angepasstheit
- (Basiskonzept) (Def.): Lebewesen besitzen vielfältige, genetisch bedingte Merkmale, die ihnen das Leben unter den Umweltbedingungen eines bestimmten Lebensraumes ermöglichen. Diese Merkmale sind durch evolutionäre Prozesse in Auseinandersetzung des Organismus mit einer sich mehr oder weniger verändernden Umwelt entstanden. Angepasstheit wird also durch Variabilität ermöglicht und durch Selektion bewirkt.
- Biologisch Angepasst (adaptiv) ist eine Verhaltensweise, wenn sie unter den gegebenen Bedingungen und im vergleich zu allen realisierbaren Alternativen mit der höchst möglichen Fitness für den Akteure verbunden ist.
- Dabei versteht man unter Fitness ein Maß für die relative Anzahl der Gene, die ein Individuum durch eigene Fortpflanzung oder durch Unterstützung der Fortpflanzung Verwandter in den Genpool der nächsten Generation einbringt.
Was ist der Genotyp?
die vollständige Kombination aller Allele eines Organismus
Was ist der Phenotyp?
die Summe aller beobachtbaren Merkmale des Organismus
