synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie

Evolution

Das Kapitel synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie in unserem Online-Kurs Evolution besteht aus folgenden Inhalten:

1. synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie

   

   Auch unter dem Begriff „synthetische Evolutionstheorie“ bekannt, bedient sie sich der Erkenntnisse verschiedener Naturwissenschaften wie bspw. der Genetik, Molekulargenetik, Biochemie, Ökologie, Geologie und Physik. Sie bringt Darwins Theorien mit dem heutigen Wissen zur Genetik und Molekularbiologie in Einklang.Grundgedanke der Selektionstheorie Neben der Fragestellung, welche Mechanismen die Fortpflanzung zwischen einzelnen Populationen unterbinden oder erschweren, stehen ...

2. Variabilität – Herkunft und Nutzen

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Variabilität – Herkunft und Nutzen

   

   Eine optimale Population zeigt eine große genetische Variabilität. Je ausgeprägter die Variabilität des Genpools, desto größer die Anzahl der Auswahlmöglichkeiten und damit auch das Anpassungspotential der einzelnen Individuen dieser Population an ihre Umwelt.Entstehungsgeschichte der genetischen VariabilitätFür die Erzeugung genetischer Variabilität (auch: Varianz) sind hauptsächlich die Faktoren Mutation und Rekombination verantwortlich. ...

3. Hardy-Weinberg-Gesetz

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Variabilität – Herkunft und Nutzen > Hardy-Weinberg-Gesetz

   

   Mathematisch wird die Zusammensetzung eines Genpools durch das Hardy-Weinberg-Gesetz (HWG) beschrieben. Das HWG betrachtet dabei eine ideale Population. Folgende Voraussetzungen müssen erfüllt sein:o   kein Auftreten von Mutationeno   Individuen sind für gegebene Umwelt gleich gut geeigneto   Wahrscheinlichkeit zur Paarung beliebiger Partner gleich großo   Population sehr großo   Genpool bleibt konstant (Geburtenzahl = Sterbezahl, ...

4. Abituraufgabe

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Variabilität – Herkunft und Nutzen > Abituraufgabe

   

   Sichelzellanämie ist ein Thema, das sich sehr gut in Abituraufgaben einsetzen lässt. Es ist themenübergreifend und passt zu Stoffwechsel, Zytologie, Evolution und Molekularbiologie.Sichelzellanämie in Afrika und den USA:Material: Sichelzellgen und Malaria Malaria wird in feucht-tropischen Klimagebieten von der Mücke Anopheles übertragen. Besonders verbreitet ist Malaria im tropischen Afrika und Südostasien. Die USA hingegen sind malariafrei. Die Sichelzellanämie ...

5. Evolutionsfaktor Selektion

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Variabilität – Herkunft und Nutzen > Evolutionsfaktor Selektion

   

   Der Evolutionsfaktor Selektion basiert auf dem Phänomen der Konkurrenz um Lebensgrundlagen (Ressourcen) wie Nahrung und Paarungspartner.Eine Selektion symbolisiert die Verringerung des Fortpflanzungserfolgs bestimmter Individuen einer Population. Durch Beobachtung der Folgegenerationen wird deutlich, welche Umwelteinflüsse für diese bestimmte Auslese gesorgt haben. Die genetische Information der Individuen wird folglich nicht mit der gleichen Wahrscheinlichkeit weitergegeben.Selektion ...

6. stabilisierende Selektion

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Variabilität – Herkunft und Nutzen > Evolutionsfaktor Selektion > stabilisierende Selektion

   

   Unter stabilisierender Selektion versteht man die Verstärkung des Mittelwertes. Einige Individuen einer Population weichen dem Selektionsdruck, sodass die Verteilung um den Mittelwert der Merkmalsausprägung erhöht wird.Stabilisierende Selektion = Stärkung des MittelwertsStabilisierende Selektion: Der Selektionsdruck führt zu Individuen, die dem Selektionsdruck ausweichen. Der Mittelwert wird gestärkt.Das Video wird geladen...(evolution-stabilisierende-selektion)Transformierende ...

7. disruptive Selektion

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Variabilität – Herkunft und Nutzen > Evolutionsfaktor Selektion > disruptive Selektion

   

   Bei der disruptiven (aufspaltenden) Selektion wird die Extreme verstärkt.  Durch bspw. Parasiten, Krankheitserreger und Fressfeinde spaltet sich ein Merkmalsmaximum auf. Randbereiche der Verteilung treten als neue Maxima hervor.aufspaltende Selektion = Stärkung der ExtremeDisruptive Selektion lässt sich am Beispiel von Finken aus Kamerun (Afrika) erläutern. Vor der Selektion waren innerhalb der Finkenart Vertreter mit kleinen, mittleren und großen ...

8. Wie funktioniert Artbildung?

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Wie funktioniert Artbildung?

   

   Artbildung durch IsolationWerden Teilpopulationen voneinander isoliert, entwickeln sie sich unterschiedlich weiter, in manchen Fällen soweit, dass keine gemeinsame Fortpflanzung mehr möglich ist. In diesem Zusammenhang steht der Begriff Genfluss, worunter der Austausch von Allelen zwischen Unterarten zu verstehen ist. Er ist abhängig von der räumlichen Anordnung der Teilpopulation. Genetische Separation bedeutet hingegen die Auftrennung eines ursprünglich gemeinsamen Genpools.Unter ...

9. allopatrische Artbildung

   synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Wie funktioniert Artbildung? > allopatrische Artbildung

   

   Als allopatrische Artbildung bezeichnet man die Aufspaltung eines zuvor gemeinsamen Genpools in verschiedene Arten aufgrund geografischer Isolation.Das Video wird geladen...(evolution-formen-der-allopatrischen-artbildung)Beispiele allopatrischer ArtbildungBspw. drängen Klimaveränderungen Teilpopulationen in ein neues Gebiet: Die Nebel- und die Rabenkrähe lebten während der letzten Eiszeit getrennt. Nach dem Rückzug des Eises kamen die zwei neuen Arten u.a. im Gebiet der Elbe ...

10. sympatrische Artbildung

    synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Wie funktioniert Artbildung? > sympatrische Artbildung

    

    Zur Wiederholung: die allopatrische Artbildung beschreibt die Aufspaltung eines zuvor gemeinsamen Genpools in verschiedene Arten aufgrund geografischer Isolation. Die Artbildung erfolgt durch geographische Trennung.Im Gegensatz dazu steht die sympatrische Artbildung:Bei der sympatrischen Artbildung erfolgt eine Abtrennung bzw. Neubildung einer Art in ein und demselben Lebensraum. Dies ist möglich, wenn präzygotische Mechanismen oder auch zeitliche und verhaltensbiologische Isolationsmechanismen ...

11. Biologische Isolationsmechanismen

    synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Wie funktioniert Artbildung? > Biologische Isolationsmechanismen

    

    Als solche werden Eigenschaften von Arten bezeichnet, durch die ein Genaustausch mit anderen Arten verhindert wird.Ökologische IsolationDie ökologische Isolation zeigt die enge Verknüpfung der Themenbereiche Ökologie und Evolution auf. Als Beispiel können hier die Darwin-Finken dienen. Individuen einer Finken-Ursprungsart wurden vom südamerikanischen Kontinent nach Galapagos verbracht (evtl. durch einen starken Sturm). Dort fanden sie keine Konkurrenz vor und damit ...

12. Gendrift

    synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Wie funktioniert Artbildung? > Gendrift

    

    Eine an Individuen reiche Population ist idealerweise genetisch gut durchmischt, sodass eine ausgeprägte Variabilität genetischen Materials vorherrscht. Einzelne Mutationen fallen kaum ins Gewicht. Die Population passt sich immer noch ausreichend gut an Umweltveränderungen an, selbst wenn diese nicht von allen Individuen überlebt werden.Liegt jedoch eine niedrige Individuenanzahl vor, stechen einzelne (negative) Mutationen sehr hervor. Zufällig auftretende Ereignisse können ...

13. Was ist Präadaptation?

    synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Was ist Präadaptation?

    

    Beim Übergang in einen neuen Lebensraum können sich zuvor neutrale oder nachteilige Allele vorteilhaft auswirken. Dieses Phänomen wird als Präadaptation (Voranpassung) bezeichnet, da die Möglichkeit der Anpassung an die neue, zuvor nicht vorhandene Umweltbedingung bereits vorliegt. Präadaptation = Anpassen von Lebewesen mit einst neutralen,nachteiligen Allelkombinationen an neue Lebensumstände, in denen sich die Allelkombinationen nun positiv auswirken. Dieser ...

14. Präadaptation - Wie entstehen Mutationen?

    synthetische Evolutionsbiologie: das moderne Konzept der Evolutionsbiologie > Was ist Präadaptation? > Präadaptation - Wie entstehen Mutationen?

    

    Weiterhin offen ist nun die Frage nach der Entstehung von Mutationen. Immer wenn DNA verdoppelt (repliziert) bzw. der Weg der Proteinsynthese beschritten wird (Transkription und Translation), besteht die Möglichkeit, dass spontan oder induziert (z.B. durch Strahlung, bestimmte Chemikalien) Fehler auftreten. Diese Änderungen des genetischen Materials bezeichnet man als Mutation. Entsprechend versteht man unter Genmutation einen Fehler im Gen, wie z.B. eine Punktmutation in der beta-Kette ...