Evolutionäre Zusammenhänge – wie hat sich der Mensch entwickelt?

Präsentation zum Thema: "Evolutionäre Zusammenhänge – wie hat sich der Mensch entwickelt?"—  Präsentation transkript:

1 Evolutionäre Zusammenhänge – wie hat sich der Mensch entwickelt?

2 Evolution - Theorien Einmaliger Schöpfungsakt
In primitiver Form aus dem Weltall auf die Erde gelangt (Panspermie- Hypothese)! Zwangsläufig in einem kausalanalytisch nachvollziehbaren chemischen Entwicklungsprozess (Evolution) ablaufend! Durch Selbstorganisation nach den Gesetzen von Physik und Chemie  entstandene Strukturen entwickeln sich durch Auslese (Selektion) weiter ("überleben") und werden komplexer: Molekulardarwinismus

3 Evolutionsforschung, Aufgaben
Aufgaben von Evolutionsforschung: Verwandtschaft heutiger Organismen feststellen Historischen Ablauf der Evolution rekonstruieren, Fossilien integrieren Gründe für die historische Entwicklung ableiten

4 Evolutionsforschung – Materialien
Fossilien: Versteinerte Reste ehemaliger Lebewesen; geologische Untersuchung der Fundschicht liefert Information über das Alter Biochemische Verwandtschaftsuntersuchungen Sequenzuntersuchungen: Analyse von Unterschieden und Übereinstimmungen in den Sequenzen von Nukleinsäuren und Proteinen Antikörperreaktionen: Vergleich der Ähnlichkeit der Oberflächen von Molekülen Theoretische Vorstellungen und Modellversuche

5 Entstehung von Fossilien: Der Maarsee von Messel
In der ehemaligen Ölschiefergrube Messel bei Darmstadt werden hervorragend erhaltene Fossilien, vor allem früher Säugetiere, einschließlich konservierter Mageninhalte, gefunden. Berühmt sind insbe-sondere die Urpferde von Messel.

6 Der Maarsee von Messel Vor 50 Mio. Jahren:
Aufsteigende basaltische Gesteinsschmelze kommt in Kontakt mit Grundwasser über Monate bis Jahre Wasserdampfexplosionen Bildung eines steilwandigen Kraters von 300 – 400 m Tiefe, Durchmesser 1,5 km, umgeben von einem Wall von x 10 m Grundwasser und Regenfälle füllen das Maar absterbende Grünalgen entziehen bei der Verwesung dem Wasser den Sauerstoff, durch den Wall wird der See nicht in das Grundwassernetz einbezogen der Seeboden und die tieferen Wasserschichten sind völlig O2-frei über mehrere Jahre lagern sich Algen- und Pflanzenreste sowie Tierfossilien ab aus dem Faulschlamm am Boden entwickelt sich Ölschiefer

7 Das Einhorn – Mythos mit biologischer Grundlage
Die Sage vom Einhorn entstand durch angespülte Narwal-Skelette, die fälschlich einem pferde-ähnlichen Tier zugeordnet wurden.

8 Der Piltdown-Mensch – eine Fälschung
Fund: 1911 – 1915 in einer Kiesgrube in Sussex Endlich hatte England "seinen" Vormenschen (nach Neanderthaler und Cro-Magnon-Mensch) "Eoanthropus dawsoni" Gehirn weiterentwickelt als Kiefer Allgemeine Hysterie: Selbst als ein wie ein Krikett-schläger geformter Knochen auftaucht, mahnt dies nicht zur Vorsicht, sondern wird als Beleg für das Alter dieser "englischen" Sportart herangezogen. 1953 als Fälschung entlarvt (chemisch behandelter Menschenschädel und Orang-Utan-Unterkiefer) Wer war der Fälscher? In Verdacht stehen Charles Dawson, Amateurgeologe, Rechtsanwalt, Entdecker Sir Arthur Conan Doyle, Arzt und Autor M.A.C. Hinton, späterer Kustos des British Museums, aus Verärgerung über eine Nicht-Anstellung

9 "Camincules" "Lebende" (rezente) Camincules Von J. Camin konstruierte Lebewesen, um die Aufstellung von Stammbäumen durch Vergleich von Eigenschaften rezenter und fossiler Tiere zu veranschaulichen und zu untersuchen Beispiele "fossiler" Camincules

10 Camincules – rekonstruierter Stammbaum

11 Biochemischer Stammbaum (Cytochrom c)

12 Genetik der Evolution Mutationen entstehen spontan und zufällig, sie können in Bezug auf die Fitness der Nachkommen positiv, negativ oder neutral sein. Ihre Etablierung in einer Population wird durch das Hardy-Weinberg-Gesetz beschrieben.

13 Stufen der Evolution Evolutionsstufen: Physikalische Evolution
(Entstehung und Veränderung der Erde) Chemisch-biochemische Evolution (Entstehung von Molekülen und Präzyten) Biologische Evolution (Aufspaltung der Lebewesen) Soziale / Kulturelle Evolution (Evolution des Menschen)

14 Der Urey-Miller-Versuch
Simulation der frühen Erdatmosphäre Nachweis komplexer organischer Substanzen, u.a. alle 20 proteinogenen Aminosäuren

15 Hyperzyklus, Eigen

16 Hyperzyklus, Virus

17 Eigen's Evolutionsspiele
Einsatz von Brettspielen zur Untersuchung von Konzepten über Evolution

18 Hyperzyklusspiel 8*8-Felder Spielfeld wird mit je 16 Kugeln jeder Farbe zufällig gefüllt Würfeln, erwürfelte Kugel entfernen Erneut würfeln, erwürfelte Kugel verdoppeln und auf das Leerfeld setzen, wenn in einem der Nachbarfelder eine vorangehende Farbe sitzt (rot für gelb, gelb für grün etc.) Schritte 2 und 3 abwechselnd wiederholen

19 Das Hyperzyklusspiel in EXCEL

20 Fünf Prinzipien der frühen Evolution
Bildung von Heteropolymeren mit regulärem, repetitivem "Backbone" und variablen Seitenketten Selektion durch Selbstreplikation Entwicklung von "Quasispezies" in Richtung auf optimale Strukturen Regulierte Kooperation zwischen Mitbewerbern durch katalytische Hyperzyklen Bewertung der Translationsprodukte durch Kompartimentierung

21 Fehlerraten und Informationskapazität
Prozess Gemessen an Fehler-rate Symbolgehalt (Nucleotide) Basenpaarung (Enzymfrei) AU-Polymere GC-Polymere 1 : 10 1 : 100 10 100 Enzymatische RNA- Replikation RNA - Viren 1 : 104 10 000 DNA- Replikation Prokaryonten 1 : 107 Rekombinante Reproduktion Eukaryonten 1 : 3 * 109

22 Das "Urgen" G E S U C H T G E F U N D E N RNA Molekül RNA Molekül
mit folgenden Merkmalen alter Stammbaum 50 bis 100 Nucleotide lang spiegelsymmetrisch aufgebaut stabil gefaltet reich an G und C (dotiert mit A und U) homogenes Code-Muster kommafrei ablesbar G E F U N D E N RNA Molekül mit folgenden Merkmalen 3,5 bis 4 Milliarden Jahre alt 76 Nucleotide Spiegelsymmetrie stabile Faltung GC : AU = 50 : 23 Codon-Muster: 10 PuXPy, 6 PuXPu, 5 PyXPu, 3 PyXPy (entspricht Ur – Code GXC für: gly, ala, asp, val)