Kapitel: Taxonomie und Grundprinzipien der Evolution

was ist ein Taxon? die wichtigsten Taxon-Hierarchien: Art, Gattung, Familie etc. Linné`s System nach Merkmalen die Linné’sche Nomenklatur Darwins System nach Verwandtschaft Die 3 wichtigsten Eckpfeiler der Darwin`schen Lehre: Vermehrung, Variation und Auslese durch die Selektion Evolution ist „Try and Error“ Lamarcks Erklärung für die Veränderung in der Evolution Natürliche und künstliche Zuchtwahl Mendel

nach Raupach

der biologische Systematiker teilt die Tiere und Pflanzen in Gruppen ein diese Wissenschaft heißt Taxonomie es gibt Hierachien in steigender Größenordnung: 1. Arten 2. Gattungen 3. Familien 4. Ordnungen 5. Klassen 6. Stämme

Reich: z.B. Tiere Stamm: z.B. Chordatiere Unterstamm: z.B. Wirbeltiere Klasse: z.B. Säugetiere Ordnung: z.B. Raubtiere Familie: z.B. Katzen Gattung: z.B. Panthera Art: z.B. Löwe = Panthera leo

Linné (1707-1778) hat die heute noch gültigen latinisierten Doppelnamen der Pflanzen und Tiere geprägt: [binäre Nomenklatur: erst Gattung = Nachname, dann Art = Vorname] Rote Johannisbeere = Ribes rubrum Seitdem muss niemand mehr: Grossularia, multiplici acino: seu non spinosa hortensis rubra, seu Ribes officinarium aufsagen Ribes rubrum macht alles klar

Eristalis gatesi Thompson, 1997 „Bill-Gates Schwebfliege“ nach Raupach

Phallus impudicus

Taxonomie ist die Einteilung der Organismen in Gruppen: Arten, Gattungen usw. nach welchen Kriterien wird eingeteilt? zunächst einmal nach Merkmalen: Aber nach welchen Merkmalen?: Man kann doch nicht einfach nach „groß und klein“ oder nach „dick und dünn“ einteilen

Dass man Merkmale nach „taxonomisch brauchbar“ und „unbrauchbar“ werten muss, das wusste bereits Linné (1707-1778): Linne hat die latinisierten Doppelnamen geprägt: Rote Johannisbeere = Ribes rubrum Seitdem muss niemand mehr: Grossularia, multiplici acino: seu non spinosa hortensis rubra, seu Ribes officinarium aufsagen Ribes rubrum macht alles klar

Linné hat nach Merkmalen eingeteilt, die nicht direkt dem Einfluss von außen unterliegen: also nicht nach „groß und klein“ oder nach „dick und dünn“, sondern nach Merkmalen, die nicht unmittelbar von der Umwelt gesteuert werden solche Merkmale sind bei Pflanzen die Geschlechtsorgane Linné war sehr Publicity-süchtig und hat das in provozierender Form gemacht:

ihm fiel auf, dass die Geschlechtsorgane [diese „wesentlichsten Teile“] in keiner Blüte fehlten und dass sie nicht durch Einflüsse wie Wetter, Klima, Standort, Boden verändert wurden die „Genitalien" aller Blüten zählte und verglich er er ordnete alle Blütenpflanzen nach dem „Sexualsystem“:

In prallen Bildern beschrieb Linne die sexuellen Verhältnisse in den Blütenkelchen: „die gleiche Zahl von Ehemännern und -frauen in unbeschwerter Freiheit“ „zwei Ehemänner in einer Ehe“ „20 Männer oder mehr im selben Bett mit einer Frau" - eine Beziehungsvielfalt, wie sie beim Mohn gang und gäbe ist die erstaunlichen Zustände bei der Ringelblume, „wo sich die Betten der Verheirateten in der Mitte und „die der Konkubinen am Rand befinden"

Zeitgenossen, die gewohnt waren, Blüten für einen bloßen Schmuck der Pflanzen zu halten, reagierten indigniert auf Linnes Enthüllungen. Noch 1820 sorgte sich Goethe [ausgerechnet der !] um die unschuldigen Seelen junger Frauen, wenn sie von Linnés botanischer Sexuallehre erführen. Indes untergliederte der als Pornograph und Sexist gescholtene geniale Systematiker seine Klassen und Ordnungen unbeirrt weiter. Auch in anderer Hinsicht provozierte Linné: Kleine Stinker und schleimige Kriechpflanzen nannte er nach missliebigen Kollegen - schöne, stattliche Blumen nach Botanikern, die ihm gewogen waren.

Linné (1707-1778) führte in der Umgebung von Uppsala/ Schweden Exkursionen durch, die er sich teuer bezahlen ließ die Exkursionen wurden von einer Blaskapelle begleitet, und beim Fund jeder seltenen Pflanze ordnete er Fanfaren-Stöße an Linné hat Schweden fast nie verlassen. Er ließ seine Doktoranden reisen. Er schickte sie auf Schiffe nach China, Südamerika, Südostasien. Die jungen Männer mit der Botanisiertrommel, seine „Apostel", brachten Spektakuläres heim von der damals erst zu einem Fünftel erforschten Erde. Aber sie starben wie die Fliegen. An Malaria, Malaiendolchen oder Selbstmord.

Linné wusste noch nichts von Abstammung: die Sache mit den Merkmalen ist noch viel komplizierter: es gibt nämlich 2 ganz verschiedene Ursachen, warum Organismen in ihren Merkmalen gleich sind: 1. weil sie die gleiche Abstammung haben (= Homologie) 2. weil sie sich der gleichen Umwelt angepasst haben (= Konvergenz)

das führt zur Evolutionslehre von Darwin Man kann sich auf Merkmale also nicht verlassen, um Tiere und Pflanzen sinnvoll einzuteilen [siehe Kapitel „Konvergenz/ Merkmale“] bleibt also die gemeinsame Abstammung (= Verwandtschaft) das führt zur Evolutionslehre von Darwin

Nach Carl von Linné (1707-1778) aber kam Charles Darwin (1809-1882), der erkannte, dass alle Organismen evolvieren, d.h.: die unterschiedlichen Lebewesen entstehen durch eine Anhäufung von ständigen Abänderungen. Darwin brachte das Phänomen der Veränderlichkeit ins Spiel. Die verschiedenen Lebensformen leiten sich durch allmähliche Modifikation aus altertümlichen Arten ab. Damit beseitigte er die Jahrtausende alte Vorstellung von der Einmaligkeit des Schöpfungsaktes.

Arten ändern ihre Merkmale ständig. Jeder einzelne Organismus einer Art variiert ständig. kein einzelner Organismus ist derselbe wie sein Nachbar. keine einzelner Organismus war derselbe vor 100 000 Jahren und wird nach 100 000 Jahren noch derselbe sein.

das alles kommt zum Ausdruck durch das berühmte Werk von Wallace, dem Mitentdecker des Evolutionsprinzips neben Darwin: „On the tendency of varieties to depart indefinitely from the original type“ (1858)

für Linné waren die Arten und die höheren Taxa starre „Typen“ mit unveränderlichen Eigenschaften. Variationen wurden als „Störungen“ empfunden. für Darwin waren die Variationen (ganz im Gegenteil) die Eckpfeiler der Evolution

Der Mechanismus der Evolution: Die Arten entstanden ohne einen vorher existierenden Plan. in der Sprache von heute: jede Veränderung (= Mutation) geschieht ohne Zielvorgabe jeder Fortschritt geschieht durch Auslese (= Selektion)

Sonst würde dabei nichts Sinnvolles herauskommen. Wir selbst als Erbauer von Häusern und Autos haben immer einen Konstruktionsplan. Sonst würde dabei nichts Sinnvolles herauskommen.

Der Mensch ist ein „Designer“. in der Evolution geht das so: Die Evolution nicht. in der Evolution geht das so:

Die nackte Maus lebt im heißen Klima und vermehrt sich diese „ungeplante“ Mutante ersetzt alle Mäuse Das Klima ändert sich durch Zufalls-Mutation entsteht eine Maus mit Fell diese Maus hat kaum eine Überlebenschance

Was hat sich hier abgespielt ? Niemand hat geplant, dass ein Fell entstehen soll. Es ist rein zufällig entstanden, hat sich aber bewährt. Wäre das Fell nicht entstanden, dann gäbe es heute keine Mäuse mehr. Es gibt niemanden, der gewollt hat, dass es Mäuse gibt.

Versuch und Irrtum try and error

Das Prinzip der Evolution ist „try and error“ Um dieses Schloss zu öffnen, gibt es 2 Möglichkeiten: Jemand verrät mir die Zahlenkombination. 2. Ich mache 104 Blindversuche.

Medikamente wurden früher nach Versuch und Irrtum entdeckt 30

Heute werden Moleküle mit gewünschter Wirkung geplant hergestellt: Das ist „Playing God“, und so verläuft die Evolution gerade nicht

Hier versagt die Intuition: Wie soll man glauben können, dass ein so komplexes Organ wie das Auge durch Versuch und Irrtum entstanden ist ? die Antwort heißt: durch Milliarden und Abermilliarden von Blindversuchen

Die astronomisch hohe Vermehrungsrate aller Organismen ist wohl der wichtigste Eckpfeiler der Darwin`schen Evolutions-Theorie. Kein Kreationist kann erklären, warum die Organismen eine so hohe Vermehrungsrate haben.

Darwin (1809-1882) wurde zu diesen Gedanken beeinflusst, als er eine Abhandlung von 1788 über die menschliche Bevölkerung von Pater Thomas Malthus las.

Jedes Tier und jede Pflanze vermehren sich dermaßen stark, dass das Leben auf der Erde überhaupt nur funktionieren kann, weil die allermeisten Organismen relativ rasch wieder sterben, sobald sie geboren sind. 36

Die 3 wichtigsten Eckpfeiler der Evolution: Die Fortpflanzung der Arten ist derart hoch, dass ihre Populationsgröße exponentiell zunehmen würde, wenn alle Individuen, die geboren werden, sich erfolgreich fortpflanzen würden. Die meisten Populationen sind aber (mit Ausnahme saisonaler Schwankungen) in ihrer Größe stabil, weil nur ein Bruchteil des Nachwuchses überlebt. Ein Kiebitzpaar lebt 15 Jahre. Es erzeugt 4 Junge pro Jahr. am Ende des 1. Jahres: 2 Kiebitze + 4 Junge = 6 Kiebitze am Ende des 2. Jahres: 6 = 3 Paare + (3x4 Junge) = 18 Kiebitze am Ende des 15. Jahres: 2 x 315 =  28.697.814 Kiebitze Also müssen 28.697.810 Kiebitze vorzeitig sterben, damit der Bestand konstant bleibt (= 2 Kiebitze).

Die weiteren 2 wichtigen Eckpfeiler der Evolutions-Theorie: 2. Die Individuen einer Population variieren in ihren Erbanlagen enorm; keine zwei Individuen sind sich gleich. 3. Die durch ihre Erbanlagen am besten an die Umwelt angepassten Individuen hinterlassen mehr Nachkommen als weniger gut angepasste Individuen. Die unterschiedliche Fortpflanzungserfolg führt dazu, dass die begünstigten Merkmale in der folgenden Generation überdurchschnittlich repräsentiert sind.

Darwin und Lamarck

Der entscheidende Gedankengang von Darwin war, dass alle Veränderungen (heute sagen wir: Mutationen) nichts damit zu tun, welches Ziel die Natur verfolgt. Erst die Selektion greift unter Tausenden von Zufälligkeiten diejenigen heraus (und lässt sie überleben), die auf die Dauer brauchbar sind. Damit setzte sich Darwin bewusst ab vom Denken Lamarcks (1744 - 1829), der der Auffassung war, die Natur hätte vorgegebene Ziele, nach denen sie die Veränderlichkeit der Tiere und Pflanzen formen würde. Erlernte Vorteile sollten nach der Vorstellung Lamarcks als feste Erb-Eigenschaften auf die Nachkommen übertragen werden: Vererbung erworbener Eigenschaften

Lamarck (1744 - 1829) sagt: „ständiges Training verbessert die Organe, und dieses wird dann vererbt.“ 41

Können wir durch gesundes Leben und durch Training unseres Körpers und Geistes unsere Nachkommenschaft beeinflussen? Es verbietet sich die Möglichkeit, dass ein optimierter Phänotyp auf eine Veränderung (Verbesserung) seiner Gene zurückgreift. 42

das berühmte Lamarck-Beispiel „driven by inner need“: 43

Sohn:

Die Richtung der Protein-Synthese ist nicht umkehrbar. das beste Gegenargument gegen Lamarck ist die Molekularbiologie der Protein-Synthese Die Richtung der Protein-Synthese ist nicht umkehrbar. Daher können Proteine nicht ihre eigenen Gene verändern. 45

die Richtung der Protein-Synthese: die Richtung nach Lamarck: Training Nur wenn das möglich wäre, könnten wir von einer Vererbung erworbener Eigenschaften sprechen. 46

"Die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl". Eine weitere wichtige Leistung Darwins ist, die natürliche Selektion der Tiere und Pflanzen mit der künstlichen Zuchtwahl der Haustiere und Feldpflanzen auf eine Stufe gestellt zu haben. Über viele Generationen veränderte der Mensch Haustiere, Garten- und Feldpflanzen durch Auswahl von Individuen mit erwünschten Merkmalen als Zuchtgrundlage. Darwins Hauptwerk "The Origin of Species" (1859) heißt dementsprechend vielsagend: "Die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl".   Wenn sich durch künstliche Selektion in einem so relativ kurzen Zeitraum so viele Veränderungen erreichen lassen, so folgerte Darwin, dann sollte auch die natürliche Auslese imstande sein, über Hunderte oder Tausende von Generationen hinweg beträchtliche Veränderungen herbeizuführen.

Die künstliche Zuchtwahl beim Kohl (Brassica oleracea)

Gleiches bringt Gleiches hervor - aber nicht exakt gleich Gregor Mendel und Charles Darwin waren Zeitgenossen, doch sie kannten einander nicht. Niemand bemerkte, dass Mendel genau jene Prinzipien der Vererbung entdeckt hatte, die Darwins Paradoxon hätten lösen können. Darwins 1. Problem, weil er keine Vorstellung von Genen hatte: Gleiches bringt Gleiches hervor - aber nicht exakt gleich = die Mutation.

Darwins 2. Problem, weil er keine Vorstellung von Genen hatte: die Entmischung: die F1-Nachkommne sind eine Mischung der Eltern, aber in den Enkeln entmischt sich das wieder Wie kriege ich die Mischung wieder auseinander? Vater Mutter die Antwort: 2. Mendelregel: die Aufspaltung Kind