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Evolutionsfaktoren? Rekombination? Selektion? Du fragst dich, wie das alles nochmal funktionierte? Die Lösung befindet sich in greifbarer Nähe! Wir erklären dir alles, was du zu Evolutionsfaktoren, Selektion, Mutation & Co. wissen musst.
Bleib dran!
- Selektion
- Rekombination
- Mutation
- Gendrift
- Isolation (im weiteren Sinne)
Die verschiedenen Evolutionsfaktoren sind in ständiger Wechselwirkung: Rekombination und Mutation sorgen dafür, dass ständig neue Genotypen in auftauchen, wodurch neue Merkmale, neue Phänotypen, in Erscheinung treten. Ob diese Phänotypen besser oder schlechter an die Umwelt angepasst sind wird durch die Selektion bestimmt.
Ist ein Individuum einer Population dank eines neuen Phänotyps besser an die Umwelt angepasst als der Rest der Population, wird dieses Individuum im Durchschnitt mehr Nachkommen haben. Dadurch verbreitet sich das Merkmal im Genpool der Population.
Evolutionsfaktor: Selektion
Die Selektion ist der Motor der Evolution. Denn sie ist nicht zufällig und gibt der Evolution eine Richtung. Ist ein Individuum einer Population gut an den Lebensraum angepasst, dann wird dieses Individuum wahrscheinlich mehr Nachkommen erzeugen. Diesen Beitrag zum Genpool einer Population bezeichnet man als Fitness oder Tauglichkeit.
Populationen stehen unter ständigem Selektionsdruck
Umweltfaktoren bestimmen, welche Selektionsfaktoren Druck auf eine Population ausüben. Diese Selektionsfaktoren geben wiederum an, welche Merkmale im Phänotyp eines Lebewesens zu einem besseren Fortpflanzungserfolg – zu einer höheren Fitness oder Tauglichkeit – führen.
Da Merkmale im Phänotyp immer bestimmten Allelen zugrunde liegen, verändert die Selektion durch die Bevorzugung bestimmter Merkmale den Genpool einer Population.
Balancierter Polymorphismus
Nicht immer wirkt die Selektion in Richtung eines bestimmten Merkmals – im Falle des balancierten Polymorphismus besitzen zwei oder mehr verschiedene Merkmale einen Selektionsvorteil. Im Falle des balancierten Polymorphismus führt keines der Merkmale zu einer besseren oder schlechteren Anpassung an die Umwelt.
Beispiel
Der Purpurastrild ist eine afrikanische Finkenart mit sehr unterschiedlichen Schnabelgrößen – innerhalb der Population gibt es eine Variante mit großem Schnabel und eine Variante mit kleinem Schnabel. Die Verschiedenartigkeit der Schnäbel ist auf die unterschiedliche Konsistenz der Samen zurückzuführen, die die Vögel fressen. So gibt es weiche Samen, die von den kleinschnäbeligen Vögeln gefressen werden, und harte Samen, welche den großen Schnabel erfordern.
Wirken der Selektion
Eine stabilisierende Selektion liegt vor, wenn eine Population gut an die Umwelt angepasst ist. Ein Phänotyp der in seiner Ausprägung durchschnittlich ist wird bevorzugt. In diesen Fällen sind Individuen mit Abweichungen im Phänotyp schlechter angepasst – ihr Genotyp wird nicht weitergegeben, der Genpool der Population bleibt unverändert.
Beispiel
Pflanzengröße ist ein Merkmal, welches der stabilisierenden Selektion ausgesetzt ist. Sind Pflanzen zu niedrig, sind sie im Schatten von größeren Pflanzen und bekommen kein Sonnenlicht ab. Sind Pflanzen groß, ist die Gefahr größer, dass sie durch Wind schaden nehmen könnten. Daher hat eine Pflanze mit durchschnittlicher Höhe einen Selektionsvorteil.
Gerichtete Selektion findet statt, wenn eine Population noch nicht oder nicht mehr optimal an ihre Umwelt angepasst ist. In diesem Fall können sich neue Merkmale im Genotyp verbreiten, wenn sie eine bessere Anpassung der Population zur Folge haben. Die Population befindet sich bei der gerichteten Selektion in einer Phase der Veränderung.
Bei der aufspaltenden Selektion haben innerhalb einer Population die Individuen einen Selektionsvorteil, bei denen bestimmte Merkmale extrem ausgeprägt sind. Die aufspaltende Selektion ist damit das Gegenstück zur stabilisierenden Selektion, da hier eine mittlere Ausprägung eines Merkmals zu einem Selektionsnachteil führt.
Beispiel
Das Beispiel des Purpurastrild kann auch hier angeführt werden: Im Selektionsvorteil sind die Vögel, welche entweder einen kleinen oder einen großen Schnabel aufweisen – Vögel mit einer mittleren Schnabelgröße sind weder an das Fressen der kleinen aber weichen Samen angepasst, noch können sie die harten Samen knacken.
Evolutionsfaktor: Rekombination
Grundlage für die durch die Selektion verursachte Veränderung des Genpools einer Population ist die Rekombination. Diese sorgt dafür, dass der vorhandene Genpool einer Population immer wieder durchgemischt wird. Dies passiert innerhalb der Meiose, im Zuge welcher die homologen Chromosomenpaare zufällig auf die Keimzellen verteilt werden.
Das Crossing-Over ist eine weitere Form der Rekombination. Hierbei tauschen die am Anfang der Meiose gepaarten homologen Chromosomen beider Elternteile Allele aus, was zur Bildung neuer Merkmale führen kann.
Genetische Variabilität ist für das Überleben einer Art unverzichtbar
Durch die Rekombination wird die genetische Variabilität einer Population aufrechterhalten. Diese ist für eine Art Überlebenswichtig: Denn wenn sich Umweltbedingungen ändern, muss eine Population in der Lage sein, sich an diese anzupassen. Dies ist nur mit Hilfe der Rekombination möglich, welche immer wieder zur Herausbildung neuer Merkmale führt, die an neue Umweltbedingungen möglicherweise besser angepasst sind als bisherige Merkmale.
Evolutionsfaktor: Mutation
Bei der Weitergabe von Erbinformationen treten immer wieder Fehler auf – diese werden Mutationen genannt. Mutationen sind zufällige Veränderungen des Genoms. Die meisten Mutationen sind harmlos. Sie vergrößern aber den Genpool einer Population und tragen, ähnlich wie die Rekombination, zur genetischen Variabilität einer Population bei.
Evolutionsfaktor: Gendrift
Die Gendrift ist eine durch zufällige Ereignisse ausgelöste Verkleinerung des Genpools einer Population. Diese kommt beispielsweise dann zustande, wenn eine Population durch eine Naturkatastrophe auf einige wenige Individuen reduziert wird. Hierbei wird auch der Genpool einer Population stark reduziert. Dabei kann es passieren, dass Merkmale, die eigentlich nachteilig sind, sich in der Population ausbreiten. Auch kann es passieren, dass bestimmte Merkmale aus der ursprünglichen Population komplett verschwinden.
Gründerprinzip
Die Gendrift kann auch dann auftreten, wenn einige wenige Individuen einer Stammpopulation ein neues Gebiet besiedeln. Auch hier repräsentieren die Gründerindividuen nur einen kleinen Teil des Genpools der Stammpopulation. Damit ist eine niedrige genetische Variabilität verbunden – man spricht vom Flaschenhals-Effekt. Dabei kommt es aufgrund der niedrigen Populationsgröße außerdem oft zur Inzucht, was die niedrige genetische Variabilität noch verstärkt. Auch hier kann es sein, dass sich durch Zufall bestimmte Merkmale durchsetzen.
Beispiel
Eine Stammpopulation von über 1000 Kaninchen ist verschiedenartig gefärbt – sie kommen in weiß, grau, dunkel- und hellbraun und schwarz. Nun werden von Stammpopulation 6 Kaninchen mit auf eine Insel genommen. Die 6 Gründerindividuen verbreiten sich auf der Insel, jedoch war keines der 6 Kaninchen weiß – das Merkmal verschwindet in der neuen Population.
Evolutionsfaktor: Isolation
Isolation tritt auf, wenn der Genfluss zwischen Individuen einer Population unterbunden ist. Dabei spaltet sich eine Teilpopulation von der Elternpopulation ab und geht ihren eigenen evolutiven Weg. Die neue Teilpopulation ist von der Elternpopulation genetisch isoliert, was dazu führen kann dass sich diese in eine eigenständige Art entwickelt. Isolation kommt außerdem vor, wenn Teilpopulationen auswandern oder verschleppt werden.
Geographische Isolation
Isolation kommt oft dann vor, wenn eine Population sich aufgrund eines geologischen Ereignisses wie z. B. Kontinentaldrift aufteilt oder durch eine unbesiedelbare Gegend wie z. B. eine Wüste oder Polargebiet getrennt wird. Hierbei spricht man von geographischer Isolation.
Beispiel
Heute gibt es auf der Galapagos-Inselgruppe 13 voneinander genetisch isolierte Finkenarten, die sogenannten Darwin-Finken.
Diese verschiedenen Arten stammen von einer Finkenart ab, die sich auf die verschiedenen Inseln ausbreitete und sich isoliert voneinander an den jeweiligen Lebensraum – vor allen Dingen an die Beschaffenheit der Nahrung – anpasste.
Die Isolation ist eines der wichtigsten Mechanismen der allopatrischen Artbildung
Evolutionsfaktoren Übungen
Alles klar soweit? Dann versuch dich doch an den Übungen!
Setze den richtigen Evolutionsfaktor ein!
Begriffe: Selektion, Rekombination, Mutation, Isolation, Gendrift
1. Durch _____ wird das Erbgut einer Population immer wieder vermischt und genetische Variabilität sichergestellt.
2. Die _____ gibt der Evolution eine Richtung.
3. ____ ist die Unterbindung des Genflusses zwischen Individuen einer Art.
4. ____ ist eine drastische Verkleinerung des Genpools einer Population.
5. Durch die ____ wird der Genpool einer Population erweitert.
1. Rekombination
2. Selektion
3. Isolation
4. Gendrift
5. Mutation
Gegeben sind folgende Situationen. Nenne den passenden Evolutionsfaktor und begründe warum!
Eine Insel wird von einer Gruppe von zehn Personen besiedelt. Ein paar Generationen später beläuft sich die Zahl der Einwohner auf 100. Zehn der Einwohner sind von Albinismus betroffen – eine Erbkrankheit, die unter anderem zu einer helleren Hautfarbe führt. Obwohl die Krankheit im Normalfall bei 1 von 20000 Menschen auftritt, betrifft sie auf der Insel 10 % der Bevölkerung.
Durch einen Vulkanausbruch wird eine Population in zwei Teilpopulationen aufgeteilt. Die Teilpopulationen passen sich unabhängig voneinander in unterschiedlicher Weise an ihre jeweilige Umwelt an.
Eine heimische Vogelart besteht aus unterschiedlich schnellen Vögeln. Eine neue, besonders schnelle Falkenart verbreitet sich in dem Gebiet und macht Jagd auf die Vögel. Die Vögel werden in ihrer Anzahl dezimiert, nur noch die besonders schnellen Vögel überleben und pflanzen sich fort.
Gendrift. Eine beträchtliche Anzahl der Menschen, die die Insel besiedelten, muss zufälligerweise die genetische Anlage für die Erbkrankheit im Erbgut getragen haben. Deshalb kam es auf der Insel in den Folgegenerationen zu unverhältnismäßig vielen Fällen.
Isolation. Der Genfluss wurde durch die Naturkatastrophe unterbunden, sodass sich die Teilpopulationen unabhängig voneinander entwickeln.
Selektion. Aufgrund der neuen, schnellen Falkenart steht der Vogel unter einem Selektionsdruck im Hinblick auf seine Geschwindigkeit – nur die schnellsten Vögel überleben und können sich fortpflanzen.
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