Aufgaben 77 Evolutionsbiologie Variation und Selektion Die Lebewesen einer Population zeigen durch Rekombination bei der sexuellen Fortpflanzung gewisse genetische Variationen. Das ist eine wichtige Grundvoraussetzung dafür, dass natürliche Selektion wirken kann. Nur wenn Variation in erblichen Merkmalen vorhanden ist, kann durch naturliche Selektion bessere Angepasstheit entstehen. Daher kommen Individuen, die besser angepasst sind, die besser in der Nahrungsbeschaffung sind und besser überleben können, durchwegs neben weniger gut angepassten vor. Jene mit vorteilhafter Merkmalsausprägung werden mehr Nachkommen hinterlassen, das heißt einen höheren Reproduktionserfolg haben. Man sagt auch, diese Individuen haben eine höhere Fitness. Den Auswahlprozess der am besten angepassten Individuen nennt man natürliche Selektion. Diese führt dazu, dass erbliche Merkmale, die zum Erfolg eines Individuums beitragen, in späteren Generationen vermehrt auftreten. In Abbildung 12 siehst du ein Beispiel, in dem das Merkmal Schwanzlänge einen Einfluss auf den Reproduktionserfolg von Vögeln hat. Den Zusammenhang zwischen der Merkmalsausprägung und dem Fortpflanzungserfolg beschreibt die Fitnessfunktion: Jeder Wert, den ein Merkmal haben kann (x-Achse), bekommt dabei einen Fitness-Wert (y-Achse) zugeordnet. Eine bestimmte Fitness-Funktion gilt nur für einen festgelegten Satz von Umweltbedingungen, zB für gewisse klimatische Bedingungen oder für eine gewisse Nahrungsverfügbarkeit. Natürliche Selektion kann nun auf verschiedene Arten auf eine Merkmalsverteilung wirken (kAbb. 12): Meist wirkt Selektion stabilisierend, begünstigt also die mittleren Merkmalsausprägungen. Gerichtete Selektion dagegen fördert die Ausprägung der Extreme. Disruptive Selektion würde die Ausprägung beider Extreme gleichzeitig bevorzugen. Im Beispiel in Abbildung 12 sind die entsprechenden Fitnessfunktionen und ihre Auswirkungen auf das Merkmal der Schwanzfedernlänge gezeigt. Die zufällige Variation von Merkmalen ist notwendig, damit Evolution stattfinden kann Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte und Evolution Die Anzahl der Merkmale, die durch Selektion angepasst werden, scheint grenzenlos: Dies betrifft äußere Merkmale wie Körperbau, Färbung oder Verhalten. Vielmehr aber sind „innere“ Merkmale wie molekulare und physiologische Prozesse betroffen: Enzymfunktion, Entwicklung, Stoffwechsel, Immunabwehr, etc. unterliegen genauso der Selektion. Natürliche Selektion ist oft stabilisierend, selten gerichtet oder disruptiv Abb.12: Auswirkungen von natürlicher Selektion auf die Merkmalsverteilung. Fitnessfunktionen können je nach Art und Merkmal unterschiedlich verlaufen, sie können zB ansteigen, abfallen oder auch ein Maximum bzw. Minimum bei einer mittleren Merkmalsausprägung besitzen. Dies führt jeweils zu einer unterschiedlichen evolutionären Veränderung. Häufigkeit der Individuen Merkmal: Länge der Schwanzfedern Mittelwert biologische Fitness Merkmal: Länge der Schwanzfedern neue Merkmalsverteilung Messwerte der Fitness aktuelle Generation Merkmalsverteilung Fitnessfunktion Fitnessfunktion nächste Generation Was ist geschehen? Gerichtete Selektion: Die Fitness nimmt mit der Merkmalsausprägung stetig zu oder ab. Der Mittelwert der Merkmalsausprägung verschiebt sich in Richtung höherer Fitness. 1. Positiv: höhere Fitness für stärkere Ausprägung des Merkmals 2. Negativ: höhere Fitness für geringere Ausprägung des Merkmals Stabilisierende Selektion Das Fitnessmaximum stimmt mit dem Merkmalsdurchschnitt überein. Der Mittelwert bleibt gleich, die Varianz wird kleiner. Häufigste Form der Selektion. Disruptive Selektion Der Merkmalsdurchschnitt zeigt ein Fitnessminimum. Höchste Fitness bei den Extremen. Die Varianz wird größer. 1 S Sieh dir die Fitness-Funktionen zum Beispiel der gerichteten Selektion in Abbildung 12 genau an. Die Fitness- Funktion steigt entweder an oder fällt ab. Interpretiere die Bedeutung der Steigung der Fitnessfunktion für die Evolution der Art. 2 W Beantworte die Multiple-Choice-Fragen! Es sind jeweils eine oder mehrere Antworten richtig. Natürliche Selektion kann … a. stabilisierend sein. b. disruptiv sein. c. normativ sein. Die Synthetische Evolutionstheorie vereinigte die Erkenntnisse von … a. Mendel und Cuvier. b. Cuvier und Darwin. c. Mendel und Darwin. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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