Evolution Flashcards
Darwins Theorie
1) Reproduktion –> Für bessere Überlebenschancen Überproduktion. Innerartliche Konkurrenz entsteht wegen struggle for life
2) Variation –> durch inter- und intrachromosomale Rekombination in der Meiose ähneln sich die Individuen nie ganz
3) Selektion –> survival of the fittest. Die (durch Zufall) am besten angepassten Individuen setzen sich durch
4) Vererbung –> “praktische” Merkmale werden weitervererbt
- alle stammen von einem Urvorfahren ab
- abiotische und biotische Faktoren am Lebensort sind Selektionsfaktoren
- das Ziel aller ist die direkte Fitness zu verbessern
- Evolution wirkt auf gesamte Population, nicht nur auf einzelnes Individuum
=> passive Entwicklung
Synthetische Evolutionstheorie
Weiterentwicklung der Theorie von Darwin
Erkenntnisse aus Paläontologie, biologische Systematik, Genetik, Ökologie
Erklärt Artenvielfalt
Bewiesen durch:
- Mutation & Rekombination
- Gendrift
- Isolation –> Trennung einer Population in Teilpopulationen zwischen denen der Genaustausch eingeschränkt oder ganz unterbunden ist -> Artbildung
- Migration (Genfluss) -> Abwanderung; keine abiotischen Faktoren
- Anpassungsselektion –> Individuen mit besserer Eignung haben mehr Nachkommen
Homologie
Merkmale, welche einer gemeinsamen Abstammung entspringen, sich dann aber unterschiedlich entwickeln
Ähnliche Merkmale, die bei verschiedenen Lebewesen aufgrund übereinstimmender Erbinformationen in Folge gemeinsamer Abstammung
Kriterium der Lage:
Strukturen sind homolog, wenn sie in vergleichbaren Gefügesystem die gleiche Lage einnehmen.
Kriterium der spezifischen Qualität:
Komplexe, aus vielen Einzelelementen bestehende Strukturen sind homolog, wenn sie in zahlreichen Einzelmerkmalen übereinstimmen.
Kriterium der Stetigkeit:
Unterschiedlich gestaltete Strukturen sind homolog, wenn sie durch eine Reihe von Zwischenformen verknüpft werden können.
Abwandlung von Struktur geht mit Funktionswechsel einher
Progressionsreihe
Entwicklung homologer Organe von einfachen zu komplexen Strukturen
(Bsp.: Blutkreislauf bei Fischen und Menschen)
Regressionsreihe
Schrittweise Vereinfachung homologer Merkmale oder Reduktion
(Bsp.: Tendenz zu Reduktion der Strahlen im Vorderfuß
Analogie
Ähnliche Strukturen bei Lebewesen, die sich aufgrund der Anpassung an die Umweltbedingungen (Lebensraumtypen) oder durch Selektionsdruck gleich entwickelt haben; entwickeln die gleichen Aufgaben
Ausprägung analoger Organe
Konvergenz/ konvergente Entwicklung
Parallelismus/Homoiologie
Konvergente Entwicklung auf Basis homologer Organe
Embryologie
Embryonen der Wirbeltiere ähneln sich sehr, entwickeln im weiteren Verlauf dann charakteristischen Merkmale
Biogenetische Grundregel
Ontogenese
Phylogenese
Während der Individualentwicklung einer Art werden Entwicklungsstadien (nur einzelne) stammesgeschichtlicher Vorfahren rekapituliert.
Individualentwicklung
Stammesgeschichtliche Entwicklung
Organrudimente
Merkmale, die sich im Laufe der Evolution zurückgebildet haben und bei allen Individuen einer Art vorkommen
Regulationsgene verhindern Ausbildung
Atavismus
Mutation in Regulationsgen verhindert, dass sich Rudimente nicht differenzieren, sondern bestehen bleiben
Organ verbleibt dauerhaft in Stadium, welches ein ursprüngliches Merkmal rekapituliert und eigentlich nur vorübergehend andauern sollte
Konservative Gene
Gene, die grundlegende Bedeutungen im Organismus haben uns sich deswegen nur sehr langsam verändern
Kommen in ähnlicher Form bei verschiedenen Lebewesen vor
Biogeografische Regionen
Gebiete, die aufgrund gemeinsamer geologischer Geschichte eine ähnliche Flora und Fauna aufweisen
Natürliche Barrieren (Wüsten, Meer, Gebirge) verhindern Ausbreitung der Lebewesen
Endemismus
Alleiniges Vorkommen von Arten in abgegrenzten Gebieten
Verschiedene Arten haben gemeinsame Vorfahren, entwickeln sich aber auf den Inseln unabhängig von Populationen auf Festland
Reliktionsendemismus
Aufgrund veränderte Umweltbedingungen kann sich eine Art nur noch auf kleinen Restarealen eines einst größeren halten
Entstehungsendemismus
Arten, die in der biogeografischen Region entstanden sind
Kontinentaldrift
1912: Alfred Wegener
Perm: Pangaea
Trias: Pangaea bricht auseinander
Jura: Verteilung in Laurasia (Nord) und Gondwana (Süd)
Kreide: Gondwana bricht auseinander
Erdmittelalter: Landmassen driften auseinander; Lebewesen verändern sich
Neuzeit: Australien löst sich von Arktis, driftet nordwärts
Lebewesen konnten sich ohne Konkurrenz in Australien entwickeln
Künstliche Selektion
Gezieltes Auswählen verschiedener Individuen –> durch zufällige Mutations- und Rekombinationsereignisse zeigt sich gewünschtes Merkmal
hohe Variabilität für gewünschtes Merkmal, nur die extremen Phänotypen wurden gewählt
unerwünschte werden ausgeschlossen
veränderte Arten lassen sich von ursprünglicher ableiten
keine reproduktive Isolation = keine neue Arten
Parasitismus
Hohe Wirtsspezifität; die selbe Laus bei unterschiedlichen Arten bestätigt Vermutung nach einem gemeinsamen Vorfahren
Essentiell für Blick in Entstehung und Herkunft des Menschen
Molekulare Verwandtschaft
Während der Evolution der Wirbeltiere haben wahrscheinlich Duplikationen des ganzen Genoms stattgefunden (wahrscheinlich durch inäquales Crossing-over Meiose ->Genduplikation)
Komplexität der Lebewesen steigt
Wenn mutiertes Gen vorteilhaft ist, kann es im nachfolgenden Genpool vermehrt vorkommen
Genstammbaum
Stammbaum anhand mutationsbedingten Unterschieden der Basensequenzen von homologen Genen
- Anzahl Aminosäure-Austausche wird ermittelt
- Anzahl der für diese Veränderungen erforderlichen Basensubstitutionen wird geschätzt –> je mehr Unterschiede, desto länger liegt Abspaltung eines gemeinsamen Vorfahrens zurück
Evolutionsrate/ molekulare Uhr
Anzahl der getauschten Aminosäuren je Zeiteinheit (Annahme, dass Evolutionsrate über lange Zeiträume konstant ist)
Molekulare Uhr wird durch genau datierbare Fossilfunde geeicht
Anhand von DNA-Sequenzierungen wird der Zeitpunkt der Aufspaltung zweier Arten von einem gemeinsamen Vorfahren abgeschätzt
Ribonukleinsäure
Ohne RNA-Molekül kann Proteinbiosynthese nicht stattfinden; Leben könnte sich also aus RNA-Welt entwickelt haben
- -> Ribozyme können Aufgabe der Katalyse chemischer Reaktionen übernehmen
- -> Ribozyme können andere RNA-Moleküle replizieren und tRNAs mit Amiosäuren beladen
RNA kann zu Beginn der Entwicklung Aufgaben erfüllt haben, die später von Proteinen übernommen wurden, die ihrerseits von RNA-Molekülen hergestellt wurden
Hyperzyklus
Kreislauf in dem Ribozyme und einfache Proteine repliziert wurden
Ribozyme
RNA-Abschnitte mit katalytischer Fähigkeit
Funktion: Katalyse, Replikation der DNA
Was macht uns zum Menschen?
- Aufrechter Gang
- Beherrschung des Feuers
- Waffen
- Werkzeuge
- Sprache
- Bewusstsein
- gerades Becken
- verlängerte Gestreckte Beine
- gewölbter Lauffuß
- kein opponierbarer Zeh
Stammt der Mensch vom Affen ab?
Nein –> gemeinsamer Vorfahre; 99%ige Übereinstimmung der Gene; phänotypische Ähnlichkeiten
Vorteile der Zweibeinigkeit
Wahrscheinlich nicht Fortbewegung, sondern um an Nahrung heranzukommen; Vegetation veränderte sich, Wälder dünnten aus, Zweibeiner konnten einfacher Abstände überwinden
Unterschiede Zweibeiner und gekrümmte Haltung
Vierbeiner: gekrümmte Wirbelsäule, setzt am Hinterkopf an
Zweibeiner: Doppel-S-Form, unten am Kopf, bessere Unterstützung des Schädels; gibt mehr Resonanzraum für Sprache; kein opponierbarer Zeh; Gestreckte, gerade Beine; geraderes Becken; gewölbter Gehfuß; freie Hände
Wichtige Errungenschaften für den Menschen
-Fähigkeit des Bratens (-> Haltbarkeit des Fleisches, Genießbarkeit)
Fleisch war ein wichtiger Motor für Gehirnentwicklung
Der Mensch ist ein Primat
- Säugetier
- Auge ist das wichtigste Sinnesorgan
- Tagaktivität (Fähigkeit der Farbwahrnehmung)
- nach vorn gerichtete Augen mit überlappenden Sehfeldern -> Entfernungen besser abschätzbar
- Hände und Füße als Greifwerkzeuge
- Opponierbarkeit der Daumen und großen Zehen
- Unveränderlichkeit (Tagaktivität) oder Veränderlichkeit (Nachtaktiv) der Ohrmuschel
- verhältnismäßig großes Gehirn; komplexes Sozialverhalten
- k-Strategen
- Hirnrinde häufiger gefaltet; Beschleunigung der Denkprozesse
Gendrift
Anzahl einer Population verringert sich allein durch Zufallsereignis
Allopatrische Artbildung
Populationen sind durch geografische Barrieren voneinander getrennt; in Population laufen zahlreiche Vorgänge ab: Mutation; Gendrift, Rekombination –>Entstehung neuer Phänotypen
Abweichungen sind irgendwann so groß, dass eine neue Art entsteht; durch Fortpflanzungsbarrieren voneinander getrennt
häufigste Form
Biologisches Artkonzept
Erkennungsmechanismen bei Lebewesen, die zur Fortpflanzung in der gleichen Art dienen
Alle Lebewesen, die sich untereinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen hervorbringen gehören zu einer Art
Fortpflanzungsbarrieren zu Mitgliedern anderer Populationen (Nachkommen auch unfruchtbar)
Genpools sind gegeneinander isoliert
Typologisches Artkonzept
Eine Art stellt danach einen Typus dar, der relativ unveränderlich und von anderen Typen klar getrennt ist
–>WIDERLEGT
Es existieren Merkmalsvariationen und sexualdimorphismen
Es existieren Zwillingsarten
Phylogenetisches Artkonzept
Neue Art, wenn sich Population aufspaltet und keinen Kontakt mehr hat; kein Genfluss mehr
Probleme: Abstammung vieler Arten unbekannt, nicht geklärt welche Population zu einer Art angehört
Sympatrische Artbildung
Kleine Population bildet ohne geografische Barrieren von ihrer Ausgangspopulation eine neue; Artspaltung an einem Ort
Peripatrische Artbildung
Sonderform der allopatrischen Artbildung
Sehr kleine Population siedelt sich außerhalb des bisherigen Verbreitungsgebietes an und entwickelt sich zu einer neuen Art
Menschenwerdung
Anthropogenese
Out of Africa
I) Homo erectus wandert aus Afrika aus (kleine Gruppe)
Besiedeln die Kontinente
II) Homo sapiens entwickelt sich in Afrika
Verbreiten sich aus Afrika über die Welt
Multiregionale Hypothese
Homo erectus verbreitet sich von Afrika aus; entwickelt sich an seinem neuen Standort zum Homo sapiens; kontinuierlicher Genaustausch zwischen Populationen
Monogamie
Paarungssystem, in dem ein Männchen mit EINEM Weibchen zusammenlebt/ sich paart
Maximaler Fitnessgewinn für beide, da zwei Tiere für Jungtieraufzucht zur Verfügung stehen
Polyandrie
Paarungssystem, in dem ein Weibchen mit MEHREREN Männchen zusammenlebt; Fitnessverbesserung für die Weibchen -> genetische Variabilität ist größer, für Männchen Fitnessverlust
Alphamännchen versucht Betamännchen an Paarung zu hindern; funktioniert nicht immer
+beide Männchen helfen bei der Aufzucht, erhöhen Fitness des Weibchens
+Betamännchen erzielt größere Fitness, als wenn er sich gar nicht paart
-Alphamännchen versorgt alle Jungtiere im Nest, muss so evtl Nestlinge mitversorgen –>Verlust von Fitness
Sozialer Vater: versorgt alle Nestlinge kann nicht erkennen, welches sein Nachwuchs ist; kopuliert selber noch mit andere Weibchen
Polygynandrie
Paarungssystem, in dem sowohl Männchen als auch Weibchen Kontakt zu mehreren Sexualpartnern haben (alle mit allen und keiner für einen); Fitnessverbesserung für alle
Männchen innerhalb der Gruppe konkurrieren um den Zugang zu Weibchen
Weibchen paaren sich in kurzer Zeit mit vielen Männchen –>Spermienkonkurrenz liegt auf den Männchen; müssen mehr kopulieren als andere und mehr Spermienzellen produzieren =>große Hoden
Polygynie
Paarungssystem, in dem ein Männchen sich mit mehreren Weibchen paart; Fitnessverbesserung für beide
(Männchen beteiligen sich an der Versorgung der Bruten)
FoxP2-Gen
Mutiertes Gen, welches sich so entwickelt hat, dass wir sprechen können
Polygamie
Unterschiedliche Anzahl von Paarungspartnern der beiden Geschlechter; promiskuität (keine Paarbindung)
Bei höherem Selektionsdruck liegt ein höherer Sexualdimorphismus vor
Nachkommen der Hominiden
K-Strategen
Männchen steigern Fitness mit Anzahl der Paarungspartnerinnen
Schwangerschaft und Säugen verringert Fitness der Weibchen ->Nahrungsstrategie; mehr Energie in die Aufzucht der Jungtiere
Sozialsystem der Hominiden
großer Sexualdimorphismus
Wahrscheinlich: polygynandrisches System, das Gebiet in den offenen Savannenlandschaften war zu groß für einzelnes Männchen
ODER: innerhalb einer größeren Viel-Männchen und Viel-Weibchen-Gruppe könnten polygyne Substrukturen erhalten geblieben sein
In Entwicklung zu Homo erectus ist ein deutlich abnehmender Sexualdimorphismus zu erkennen
->abnehmende Konkurrenz der Männchen; mehr Kooperation
soziale Evolution: Ursprünglich ein polygynes Paarungssystem ; Heranwachsende Männer konnten in diesem entweder das Haram verlassen oder durch heimliche Kopulation Fitness verbessern
Weibchen= Partnerwahlmöglichkeit; bevorzugten Männer, die durch Mithilfe bei Nahrungsbeschaffung und Aufzucht zur Fitnessmaximierung beitrugen => intersexuelle Selektion
Bedeutung für Gehirnentwicklung der Hominiden
LAMARCK
- innerer Drang von Tieren sich anzupassen (Trieb nach Vervollkommug)
- Gebrauch bzw. Nichtgebrauch von Organen führt zu stärkerer Ausprägung, bzw. zu deren Rückbildung
- erworbene Merkmale werden vererbt
=> aktive Anpassung an die Umwelt
- aus wissenschaftlicher Sicht widerlegt!!!
Kreationismus
Das Universum, das Leben und der Mensch sind durch einen unmittelbaren Eingriff eines Schöpfergottes entstanden
–>wörtliche Interpretation der Offenbarung (insbesondere 1. Mose)
- selektive Inanspruchnahme naturwissenschaftlicher Erkenntnisse als Beleg für den eigenen Glauben
- Fehler beruhen auf falscher Interpretation natürlicher Tatsachen
DNA-DNA-Hybridiserung
1) Extrahieren und Zerschneiden der DNA; DNA-Stränge werden alle auf die gleiche Länge geschnitten
2) Denaturierung der Wasserstoffbrückenbindungen
3) Hybridisierung der Stränge nach Vermischung und Abkühlung
4) DNA-Doppelstränge werden wieder erhitzt, um zu ermitteln wie viele Wasserstoffbrückenbindungen vorhanden sind; je höher die Temperaturen, desto mehr Bindungen
Zytologische und molekularbiologische Methoden
- Aufbau der Chromosomen
- DNA-DNA-Hybridisierung
- DNA-Sequenzierung
- Vergleich der Anatomie
- Fossile
Kulturelle Evolution
Starke Zunahme des Hirnvolumens und die daraus resultierende hohe Intelligenz ermöglichte dem Menschen als wahrscheinlich einzigen Lebewesen eine kulturelle Evolution
Grundlagen: Aufbau der Hand, Wortsprache
biologische und kulturelle Evolution nach ähnlichen Prinzipien; in beiden Fällen geht es um Änderung, Wiedergabe und Speicherung von Informationen
Neue kulturelle Ideen entsprechen (vergleichsweise) Mutationen und Prüfung auf Brauchbarkeit eines neuen Gedankens durch die Individuen einer Gruppe gleicht der Selektion
Transformierende Selektion
Selektionsdruck wirkt von einer Seite aus; Population verschiebt sich weg vom Selektionsnachteil in eine andere Richtung
Stabilisierende Selektion
Selektionsdruck von beiden Extremseiten des Merkmals ausgehend; Annäherung an Mittelwert, extreme Formen werden benachteiligt
Disruptive Selektion
Ausbildung zwei extremer Phänotypen; Ausbildung eines Merkmals im Mittelwertbereich als Nachteil für Individuum
Evolutionstheorie nach Wallace
Geographische Barrieren trennen die Ausbreitungsgebiete eng miteinander Verwandter Arten => Wallace-Linie: Arten entwickeln sich östlich im asiatischen Raum und westlich im australischen Raum unterschiedlich
Evolutionstheorie Cuvier
Artenkonstanz: alle Arten wurden in einmaligen Schöpfungsprozess geschaffen, seitdem nicht verändert; Entwicklung von Lebewesen durch umgebende Lebewesen bestimmt
Katastrophen-Theorie: in jeder Epoche starben sämtliche Lebewesen aus
Koevolution
Wechselseitige abhängige Evolution bestimmter Merkmale zwischen zwei Arten
->evolutionäre Veränderung einer Art erhöht den Evolutionsdruck der anderen Art und führt so zu Veränderungen
Kooperation
Intra- oder interspezifische Partnerschaften und Verbände, die für alle Beteiligten von Vorteil sind und Fitness steigern
Lockerer Zusammenschluss: -offene Tiergruppen, neue Mitglieder können problemlos Teil der Gruppe werden
-keine/seltene genetische Verwandtschaft (Zusammenschluss unterschiedlicher Arten, z.B. Zum Schutz vor Räubern
-
Verbund: -feste Rangordnung
-teilweise genetische Verwandtschaft
-artgleiche Tiere
Tierstaat: feste Aufgabenverteilung
-genetische Verwandtschaft untereinander
Symbiose: zwei artfremde Arten mit häufiger Interaktion
Altruismus
Verhalten, bei dem für die Handelnden Kosten entstehen
Gegenseitiger Austausch von Hilfe in einer Gruppe
Wird Spender genauso oft zum Empfänger ist es reziproker Altruismus, bzw. wenn die Individuen nicht miteinander verwandt sind
Green-Beard: Äußeres Erkennnungsmerkmal, an dem sich altruisten erkennen
Insgesamt übersteigt der Gesamtnutzen die Gesamtkosten für die Individuen
Tritt wahrscheinlich dann auf, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit für ein Wiedersehen besteht und dieses negative Auswirkungen ohne dieses Verhalten hätte
- > tit for tat
- > cheating
Voraussetzungen sind ein Gedächtnis und ein Leben in individualisierten Verbänden
Partnerwahl
Je attraktiver das Männchen auf das Weibchen wirkt, desto höher ist Wahrscheinlichkeit, dass sich das Weibchen mit ihm paart und er sich erfolgreich reproduzieren kann
Kosten und Risiken sind egal, haben nur Fitness im Kopf
Intersexuelle Selektion
Intrasexuelle Selektion
Weibchen wählt Männchen mit besten Genen aus
Weibchen maximieren Fitness durch Auswahl des Partners, damit gute Gene weitergegeben werden können, sodass sich Jungtiere auch fortpflanzen können
Weibchen, die sich mit Alphatier Paaren, minimieren Kosten und maximieren Nutzen
Futter für Sex
Bei manchen Arten:
Männchen geht auf Jagd und bringt dem Weibchen die Beute
1) nimmt es an, Männchen darf kopulieren
2) lehnt ab, Männchen darf nicht
Weibchen hat Vorteil, da sie nicht selber auf die gefährliche Jagd muss, kann Energie sparen, genug Energie, um nährstoffreiche Eizellen zu bilden
Paläontologie
Körperfossile: Lebewesen stirbt zufällig an einem Ort an dem es nicht zersetzt werden kann; gesamter Körper, einschließlich der Weichteile bleibt erhalten
->Bernsteinfauna (Einschlüsse von Tieren in Bernstein); über Bernsteinfauna kann man auf damalige Artenvielfalt schließen
Extreme Umweltbedingungen können auch Entstehung von Körperfossilen bewirken
in sauren Mooren verzögert anaerobes Milieu Zersetzung organischen Materials
Sedimentfossile: Fossile im Gestein
aus dem Land eingetragener Sand und Schlamm, der sich am Grund von Meeren oder Seen ablagert
Hartteilfossil: Bsp: Trilobit: organische Weichteile ausgeweidet und abgebaut; anorganische Überreste (Skelett) blieben erhalten, sanken auf den Boden; feiner Schlamm senkte ich ab, eingebettet in Sediment; stetig steigender Druck durch immer mehr Schlamm; Wasser wurde herausgedrückt
Abdruckfossile: keine tatsächlichen Überreste
Abgestorbenes Teil wird in Sediment eingeschlossen, trotzdem zersetzt
Z.B. Ammoniten: Hohlräume der Schalen füllten sich mit Sediment, dieses versteinerte; Steinkern mit inneren Abdruck
Spurenfossile: Fußspuren werden mit Sediment gefüllt und erhärten
=>nur wenn Fossile Auffaltungen und Verschiebung der Sedimentschichten durch Bewegungen der Erdkruste sowie Verwitterungsprozesse überstehen können sie später freigelegt werden
Bedeutung der Fossile für die Wissenschaft
Viele Zufälle von Entstehung bis zur Entdeckung ->kaum ein vollständiges Bild von Evolution kann gewonnen werden
zeigen dennoch deutliche Abläufe
Erkenntnisse: Tier- und Pflanzengruppen sind nacheinander entstanden; viele Lebewesen sind ausgestorben, etc
Relative und absolute Altersbestimmung
Relative: Biostrategrafie (Leitfossilien)
Leitfossilien: Fossilien, die wegen ihres zeitlich begrenzten, aber stark verbreiteten Auftretens bestimmte Epochen der Erdgeschichte kennzeichnen
Alle Schichten in denen diese vorkommen und demnach auch alle Fossilien sind gleich alt
-> kein exaktes Alter
Absolute (für exaktes Alter):
radiometrische Datierung
-basiert auf konstanter Zerfallsrate radioaktiver Isotope
-Halbwertzeit charakteristisch und unabhängig von äußeren Einflüssen
radiokarbonmethode:
- Kohlenstoffisotop 14C
- Halbwertzeit von 5730 Jahren
Kalium-Argon-Methode:
- Kaliumisotop 40K (1,3 Milliarden Jahre) zu vulkanischem Gestein
- Laseruntersuchung
Elektronenspinnresonanz:
- Elektronen dringen in das Gestein ein
- Anregung durch das Magnetfeld, Reaktion mit der Resonanz
- Resonanzenergie wird gemessen
Mosaikformen
Lebende Fossilien
Art weißt Merkmale zweier systematischer Großgruppen auf
Beweist, dass der Bauplan für neue Arten nicht aus dem Nichts entsteht, sondern auf vorhandene Strukturen zurückgreift
Arten(-gruppen) deren Körperbauplan sich über erdgeschichtlich lange Zeiträume kaum verändert hat
Mitochondriale DNA
mt-DNA wird bei Säugetieren nur über Eizelle weitergegeben
Aminosäuresequenzanalyse
- Proteine werden durch Proteasen in kürzere Fragmente gespalten, immer hinter festgelegten Aminosäure
- kombinierte Anwendung verschiedener Proteasen ermöglicht Entschlüsselung der Sequenz
- durch Kenntnis der Aminosäuresequenz ist es möglich, Proteine verschiedener Lebewesen zu vergleichen, die Verwandtschaft zu erschließen und einen Stammbaum zu erstellen
Isolationsmechanismen
Trennen die Genpools von zwei Arten, sodass sie sich nicht miteinander fortpflanzen können ->eine Artschranke
präzygotische Isolationsmechanismen: -es entsteht keine befruchtete Eizelle: entweder wird Zusammentreffen der Paarungspartner verhindert oder Paaung mit anschließender Befruchtung ist unmöglich
- geografische Isolation: zwei Populationen sind durch geografische Barrieren voneinander getrennt ->Endemismus
- zeitliche Isolation: Aktivätszeiten der Paarungspartner sind getrennt
- ethologische Isolation: Zusammentreffen ist aufgrund von Verhaltenseigentümlichkeiten einen speziellen Verlauf der Balz verhindert
- ökologische Isolation: Paarungspartner leben in unterschiedlichen ökologischen Nischen, treffen nie aufeinander
postzygotische Isolationsmechanismen: absterben der sich entwickelnden Zygote; verminderte Lebensfähigkeit; Unfruchtbarkeit
Adaptive Radiation
Vorgang der Artbildung durch Bildung neuer ökologischer Nischen in relativ kurzer Zeit
Ursprungsart ->Vermehrung ->innerartliche Konkurrenz ->Vorteile für Unterarten ->Nischenbildung ->Arten
Infantizid
Neues Männchen übernimmt Rudelführung
Tötet Jungtiere, die noch gesäugt werden müssen (mit welchen er nicht verwandt ist), Weibchen produzieren neue reife Eizellen, wenn Jungtieren nicht mehr gesäugt werden müssen, nach wenigen Tagen wieder paarungsbereit; für Weibchen nur geringer Fitnessverlust
Nutzen und Kosten der Brutpflege
Für manche Arten ist Reproduktionsaufwand mit erheblichen Kosten für Elterntiere verbunden
Investition in Aufzucht reduziert Fähigkeit weitere Nachkommen aufzuziehen
Bereitschaft hohe Kosten in Aufzucht von Jungtieren zu investieren
r-Selektion: Selektion aufgrund unterschiedlicher Reproduktionsraten
Wachstum wird durch ökologische Faktoren (z.B. Nahrungsknappheit) begrenzt
Lebensraum hat dann Tragekapazität erreicht
->Vorteilhaft bei großem Feinddruck, bei dem viele Jungtiere das fortpflanzungsfähige Alter nicht erreichen
Lebewesen kann mit hoher Rate direkte Fitness erhöhen
nach Naturkatastrophen liegt Populationsdichte weit unter Tragekapazität; neu entstandener Lebensraum wird schnell besiedelt
K-Selektion: Tragekapazität ist limitierender Faktor bevorteilt besonders konkurrenzfähige Nachkommen
Sexuelle Konflikte
Eltern-Kind-Konflikte
Geschwisterkonflikte
Wenn beide Elternteile an der Aufzucht beteiligt sind, reduziert ein Partner seinen Aufwand, wenn Artgenossen in der Nähe weitere Paarungsgelegenheiten versprechen, um Energie für zusätzliche Nachkommen zu sparen und so seine direkte Fitness zu erhöhen
Es lohnt sich nur dann, den Partner zu verlassen, wenn dieser die fehlende Fitness ausgleichen kann und die Jungtiere alleine großzieht
-Bereitschaft des Männchen sich an der Aufzucht zu beteiligen steigt mit wachsenden Vaterschaftswahrscheinlichkeit
-väterliche Fürsorge wird auch als Paarungsaufwand verstanden; kümmern sich in Gegenwart der Weibchen intensiver um Jungtiere
Mit wachsenden Alter des Jungtieres
Mutter: Kosten steigen mit zunehmenden Alter des Jungtieres aufgrund der eingeschränkten Energie; Nutzen reduziert sich, wegen eingeschränkter Fortpflanzungsmöglichkeiten
Jungtier: möchte so lange wie möglich versorgt werden, also bei der Mutter bleiben; Wahrscheinlichkeit das fortpflanzungsfähige Alter zu erreichen steigt
Wenn sich direkte Fitness durch Zeugung eigener Nachkommen erhöht, ist es vorteilhafter sich vom Muttertier zu trennen
=>Entwöhnungskonflikt
Nutzen für das Männchen nur, wenn Nachkommen von ihm abstammen
Jungtiere möchten eigene Chancen auf Kosten der Geschwister steigern
Konkurrenz um elterliches Investment entsteht ->bei manchen Arten bis zur Geschwistertötung
-wenn es keine Möglichkeit auf eigene Fortpflanzung gibt, kann es für ältere Geschwister von Vorteil sein, sich an der Aufzucht weiterer Jungtiere zu beteiligen ->Erhöhung der indirekten Fitness
Leben in Gruppen
Vorteile: -Aufgabenverteilung: Weibchen kümmern sich um die Jungtiere; Männchen jagen (Entwicklung von Jagdstrategien); Jagderfolg ist größer in Gruppen; können größere Gebiete durchstreifen
=>erhöht die Wahrscheinlichkeit zum Überleben
-weniger Verletzungen als Folge von Rangordnungskämpfen
Nachteile: -hohes Infektionsrisiko
- verstärkte Konkurrenz um Nahrung und Fortpflanzungsmonopol ->verringerte direkte Fitness
- große Gruppen sind auffälliger und erregen mehr Aufmerksamkeit bei Beutegreifern
- > Gruppenmitglieder am Rande der Gruppe werden eher zur Beute
- Beutegreifer müssen ihre Beute immer teilen, erlegen immer nur ein Beutetier
Bau und Vermehrung der Grippeviren
Influenzavirus A, B (selten C) sind der Influenza einer Virusgrippe bei Menschen
Übertragung über Tröpfchen-, Kontakt und Schmierinfektion
Fremdkörper, werden vom menschlichen Immunsystem mithilfe von der Produktion von Antikörpern bekämpft
Können die eingedrungenen Viren neutralisieren, da die Moleküle spezifisch auf die Proteinstrukturen in der Virusmembran (Antigene) abgestimmt sind
Antigene-Antikörper-Reaktion (Schlüssel-Schloss-Prinzip) verklumpen Antikörper mit Viruspartikeln
Entstandene Komplexe können von Fresszellen beseitigt werden
Immunsystem speichert Beschaffenheit der Oberflächenstrukturen in Gedächniszellen, bei erneuter Infektion durch denselben Erreger kann das Immunsystem schneller und intensiver mit der Bildung von spezifischen Antikörpern reagieren und Krankheitsausbruch in der Regel verhindern
Antigene der Influenzaviren verändern sich so schnell, dass dieses System ausgehebelt wird
Möglichkeiten evolutiver Veränderung des Influenza-A-Virus
Antigendrift: virale RNA-Polymerase (verantwortlich für Replikation der Virus-RNA) arbeitet nicht besonders genau und besitzt keine Fehler- oder Reparaturfunktion
Pro Virus-Generation kommt es zu einer Punktmutation, die häufig Veränderungen im genetischen Code mit sich zieht ->Influenza-A-Viren haben eine extrem hohe Evolutionsrate die sich in Veränderungen der Oberflächenproteine manifestiert
minimale mutationsbedingte Veränderungen in der Oberflächenstruktur von Hämagglutinin und Neuraminidase bezeichnet man als Antigendrift; Antikörper der Körpers können nicht mehr binden
Gene reassortment: Doppelinfektion mit zwei nahe verwandten Virusvarianten; Austausch von Genomsegmenten
beide Varianten infizieren die gleiche Wirtszelle, gleichzeitige Replikation der einzelnen Teile
beim Zusammenbau der Viruspartikel kann es sein, dass die replizierten Genome rekombiniert werden, dadurch entstehen Mosaik-Viren
-Antigenshift: Virenoberfläche erhält durch Neukombination des segmentierten Genoms ein neues Muster an Antigenen aus Hämagglutinin und Neuraminidase
- Genshift: antigene Oberflächenstruktur ist nicht von der Rekombination betroffen, sondern nur die Replikations-, Struktur-, und Hüllproteine
Selektionsdruck auf die Influenza-A-Viren, dadurch, dass das Immunsystem die Oberflächenproteine erkennt, diesem wirken Antigendrift und Antigenshift entgegen
Auch Genshift gibt Viren einen Vorteil durch neue Merkmale gegenüber nicht veränderter Viren
