Kapitel 2: die taxonomische Problematik mit den Merkmalen - Konvergenz

Das Problem mit den Merkmalen, Polygenie, Polyphänie   es gibt 2 Ursachen für Merkmals-Ähnlichkeit: gleiche Abstammung (Homologie) vs. gleiche Anpassung (Konvergenz) Konvergenz und Polytypie was überhaupt ist ein Merkmal? Polygenie und Polyphänie: gleiche Gene sind nicht gleiche Merkmale Zwei Organismen haben ein ähnlich aussehendes Merkmal: wie unterscheidet man Homologie von Konvergenz? Können DNA-Sequenzen zweier Organismen durch Konvergenz einander ähnlich geworden sein?

Aber: es gibt 2 ganz verschiedene biologische Ursachen, warum Organismen in ihren Merkmalen gleich sind: 1. weil sie die gleiche Abstammung haben (= Homologie): Geschwister sind ähnlich 2. weil sie sich der gleichen Umwelt angepasst haben (= Konvergenz): Was fliegt, hat Flügel; was schwimmt, hat Flossen Kern-Erkenntnis: Die Zusammenfassung von Organismen mit gleichen Merkmalen zu einer Gruppe kann also Individuen miteinander vereinen, die überhaupt nichts miteinander zu tun haben

Es gibt das Problem der Parallelentwicklung (Konvergenz):

Konvergenz: 5

Einteilung nach Merkmalsäquivalenz in der prädarwinischen Zeit: Von Plinius bis Konrad Gesner 1669 wurden die Fledermäuse den Vögeln zugerechnet.

Konvergenz = Parallelentwicklung = Merkmals-Gleichheit nicht wegen Abstammung, sondern wegen Umwelt-Anpassung: Normal-Form Anpassung an Danaus Anpassung an Amauris alle 3 sind Papilio dardanus Papilionidae Amauris niavius Danaidae Danaus chrysippus Danaidae

Konvergenz = Merkmalsgleichheit ohne stammesgeschichtliche Verwandtschaft das Gegenteil ist: Polytypie = Merkmalsverschiedenheit bei naher stammesgeschichtlicher Verwandtschaft

ein deutliches Beispiel für Polytypie ist der Geschlechts-Dimorphismus: Männchen Weibchen Eclectus roratus

weiteres Beispiel für Geschlechts-Dimorphismus:

Polytypie: Konvergenz:

Was überhaupt ist ein Merkmale? Ist es der Phänotyp? Ist es das Gen? Ist es die Quantität der Genexpression? Ist es der Zeitpunkt der Genexpression?

Warum sehen sie verschieden aus? 99 % aller Human-Gene haben ein homologes, sehr ähnliches Gen in der Maus. Das Genom hat sich in den letzten 100 Mio Jahren kaum geändert. Was unterscheidet das Genom des Menschen von der Maus, vom Schimpansen? Welcher Prozentsatz ist artspezifisch? Warum sehen sie verschieden aus? Sind es verschiedene Gene? Ist es die Quantität der Genexpression? Ist es der Zeitpunkt der Genexpression?

die übrigen 70 % differieren nur in 1 oder 2 Aminosäuren. 30 % aller Proteine zwischen Mensch und Schimpanse sind völlig identisch. die übrigen 70 % differieren nur in 1 oder 2 Aminosäuren. Warum sehen sie so verschieden aus?

Polygenie und Polyphänie

Polygenie = Merkmalsgleichheit, obwohl die zuständigen Gene verschieden sind: die Gene greifen alle in denselben Stoffwechselgang ein, so dass die Mutante jedes Gens denselben Phänotyp (1) erzeugt Phänotyp 1 Polyphänie = Merkmalsverschiedenheit, obwohl das zuständige Gen bei jedem Phänotyp dasselbe ist Enzym 3 Anschaltung „normal“ Phänotyp 2 Enzym 2 Gen 3 Enzym 1 Anschaltung stärker Gen 2 Phänotyp 3 Gen 1 Anschaltung später

= das Gen 1 ist durch eine Mutante zerstört die folgende Folie zeigt die Polygenie an einem konkreten Drosophila-Beispiel Gen 1 = das Gen 1 ist durch eine Mutante zerstört

Polygenie = ganz verschiedene Gene (oft auf verschiedenen Chromosomen), aber gleicher Phänotyp Phänotyp 1 Enzym 3 Enzym 2 Gen 3 Enzym 1 Gen 2 Substrat Gen 1

die folgenden 2 Folien zeigen die Polyphänie an konkreten Beispielen

Phänotyp 1 Geospiza Phänotyp 2 Phänotyp 3 Gene 1 Polyphänie = verschiedene Merkmale, aber das gleiche Gen Phänotyp 1 Geospiza Gen- Expression „normal“ Phänotyp 2 Gen- Expression stärker Phänotyp 3 Gene 1 Gen- Expression später

Zwei Organismen haben ein ähnlich aussehendes Merkmal: wie unterscheidet man Homologie von Konvergenz? Antwort: dadurch, dass man sich die Gene anschaut; denn zwei DNA-Sequenzen können nicht durch Konvergenz entstanden sein

Konvergenz wird durch Selektionsdruck gemacht Selektion sieht nur den Phänotyp die 3.Base der meisten Tripletts wirkt sich phänotypisch nicht aus folglich können 2 sehr ähnliche DNA-Sequenzen niemals durch Konvergenz entstanden sein

diese 2 Sequenzen können nicht durch Konvergenz entstanden sein