Befunde, die als Evolutionsbeweise dienen:

Befunde aus der  

1)      vergleichenden Anatomie,

2)      Paläontologie,

3)      Bio-Chemie,

4)      Genetik und Molekulargenetik,

5)      Parasitologie, Verhaltensforschung, Embryologie, Tiergeographie

zu 1) Befunde aus der vergleichenden Anatomie

Die Verwandtschaft von Lebewesen wird durch den Vergleich der Anatomie von Bauplänen erforscht. Sowohl Tiere als auch Pflanzen sind aus Organen/Organsystemen aufgebaut. Trotz vieler Abwandlungen (als Folge von Anpassung an die Umwelt) lässt sich bei Verwandtschaft ein gemeinsamer Grundbauplan nachweisen.

à Die Ergebnisse der vergleichenden Anatomie belegen, dass viele Organe einen ähnlichen Grundbauplan besitzen, der auf Verwandtschaft beruht. (= Homologie)

Def.: Homologie:
Bauplanähnlichkeit aufgrund von Verwandtschaft, d. h. aufgrund gemeinsamer genetischer Information. 

z. B. Die Homologie der Wirbertier-Extremitäten:

ABI-Skizze: Knochenbau der Wirbeltier-Extremität

Beachte:  Homologe Organe müssen sich äußerlich nicht ähnlich sehen, z. B. Vorderbein
                     des Pferdes und Vogelflügel, d. h. die Funktion kann völlig verschieden sein;
Deshalb: Äußere Ähnlichkeit ist kein Beweis für Homologie!

Übung: Abwandlungen des Grundbauplans

Die Homologie-Kriterien:

Zur Ermittlung von Homologien verwendet man 3 Kriterien (Entscheidungshilfen)
1)      Kriterium der Lage
2)      Kriterium der Stetigkeit/Kontinuität
3)      Kriterium der spezifischen Qualität

1)      Kriterium der Lage:
Strukturen (z.B.Knochen) sind homolog, wenn sie in einem Bauplan die gleiche Lage einnehmen.
Tierbeispiel: Wirbeltierextremitäten: Die Knochen liegen im Bauplan in ähnlicher Lagebeziehung zueinander.
Pflanzenbeispiele: Laubblatt-Blattdornen-Blattranken oder: Sprossknollen(Kartoffel)-Sprossranken(Reben)
-Sprossdornen(Stachelbeeren) oder:
Wurzelknollen(Dahlie)-Wurzelranke(Vanille)

2)      Kriterium der Stetigkeit/Kontinuität:
Strukturen sind auch dann homolog, wenn ihre Lage zueinander nicht übereinstimmt, aber stetige Übergänge bekannt sind, z. B. Zwischenformen, die nur in der Embryonalentwicklung sichtbar sind oder ausgestorbene Zwischenformen,
z. B. die Homologie von Schwimmblase (Fisch) und Lunge (Landwirbeltiere)
Mit Hilfe des australischen Lungenfisches bzw.an Fischembryonen kann man beweisen, dass die Schwimmblase der Fische trotz ganz anderer Lage im Körper mit unserer Lunge homolog ist. Beide entstehen aus einer Ausstülpung des Vorderdarms.

Ursprünglich dienten sie als zusätzliche Atemhilfe (neben den Kiemen!) für im Flachwasser lebende Knochenfische im Devon, als durch Erwärmung viele dieser Gewässer eintrockneten. Diese "Lungenfische " haben in geringer Zahl als "lebende Fossilien" in tropischen Gewässern mit jahreszeitlicher Austrocknung überlebt. Bei der Mehrzahl der Fische, die in freiem Wasser leben, entwickelten sich die "Lungen" zu einem hydrostatischen Organ, d.h. zu einem "Schweborgan", das je nach Volumen das Schweben in einer best. Wassertiefe erlaubt. Die Lunge ist also stammesgeschichtlich älter als die Schwimmblase!

3)      Kriterium der spezifischen Qualität: 
Komplexe Strukturen sind dann homolog, wenn sie auch ohne Lageähnlichkeit und Kontinuität in sehr vielen Einzelheiten übereinstimmen,


z. B. die Knochen-Schuppe eines Haifischs und unsere Zähne sind
homolog.
Begründung:  Beide sind im Querschnitt nahezu identisch aufgebaut (Schmelz, Dentin, Zahnhöhle, Adern, Nerven...)

Homologie der Atmungsorgane bei Wirbeltieren

Vergleich der Lungen von Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugern:
(Kiemen sind nicht homolog zu Lungen!!!) 

a)    Amphibien:  sackartige Ausstülpung des (Vorder)Darms (paarig, bauchseitig = ventral)
Die innere Oberfläche der Lunge ist kaum gefaltetà kleine respiratorische (= atmungsaktive) Oberfläche.

à Amphibien als wechselwarme Wirbeltiere benötigen durch bewegungsarme Lebensweise weniger Sauerstoff.
Außerdem ergänzen sie ihren Sauerstoffbedarf durch ca.30 % Hautatmung.

b)      Reptilien:
Die Innenwand des Lungensacks ist sehr stark aufgefaltetà Vergrößerung der respiratorischen Oberfläche

Grössere Aktivität der wärmeliebenden Reptilien
à größerer Sauerstoffbedarf
à
  (keine Hautatmung durch Hornplatten)

c)      Säugetiere: 
à die respiratorische Oberfläche wird noch grösser durch Millionen kleinster Lungenbläschen (Alveolen)

sehr grosser Sauerstoffverbrauch, da gleichwarm und sauerstoffempfindliche Gewebe (Gehirn, Herzmuskel, Netzhaut..)

d)      Vögel: 

siehe Säugetiere und zusätzlich:
großer Sauerstoffbedarf durch Fluganstrengung 

à Luftsäcke als „Trick“, um der Luft bei einem Atemzug zweimal Sauerstoff zu entziehen.

(
Außerdem dienen die Luftsäcke, die den ganzen Körper durchziehen zur Muskelkühlung und Gewichtserniedrigung)

 

Atavismus und Rudimente

Def.  Atavismus: Rückschlag in eine stammesgeschichtlich ältere Form (als Missbildung)

z. B. Neugeborene mit Schwanz (verlängertes Steißbein), Neugeborene mit Vollbehaarung, Menschen mit einer Zitzenleiste, Pferde mit winzigen Nebenhufen.

Atavismus ist ein Beweis für Evolution, da offensichtlich das ursprüngliche Erbgut (teilweise) noch vorhanden ist, wie bei unseren Vorfahren.
                                                     


Def.:  Rudimente:

Funktionslose rückgebildete Organe, die ursprünglich eine andere Bedeutung hatten,
z. B. Steißbein, Restbehaarung, Wurmfortsatz, rudimentäre Beckenknochen beim Wal, rudimentäre Beinreste bei Riesenschlangen, rudimentäre Flügel beim Strauß, Kiwi, usw...

Rudimente sind ebenfalls Beweise für Evolution, da erkennbar wird, dass die Vorfahren dieser Tiere noch funktionsfähige Organe hatten

Analogie und Konvergenz

Def. Analogie: 
Funktionsähnlichkeit, die nicht auf Verwandtschaft beruht, sondern als Anpassung an   ähnliche Lebensräume.
oder: Anpassungsähnlichkeit

Def. Konvergenz:  
Parallelentwicklung
zweier nicht verwandter Arten zu großer Ähnlichkeit aufgrund von Anpassung an ähnliche Lebensräume.

Beispiele:                Tierwelt

Pflanzenwelt

  • Grabschaufel von Maulwurf (Wirbeltier) und Maulwurfsgrille (Insekt)
  • Flügel von Vögeln (Vorderextremität) und Insekten (Hautausstülpung)
  • Torpedoform schneller Schwimmer: Wal, Hai, Pinguin, Robbe und Fischsaurier
  • Inverses Wirbeltier-Auge (Ausstülpung des Zwischenhirns) und everses Tintenfisch-Auge (Einstülpung der Haut)
  •  

  • Kaktusform (Sukkulenz) als Wasserspeicher bei verschiedenen Pflanzenfamilien in Wüsten. 
  • Sprossdornen (Stachelbeere) , Blattdornen (Berberitze) und Stachel (Rose)
  • Sprossranken (Rebe) und Blattranken (Erbse)

Übung: Warum sind homologe und analoge Organe ein Beweis für Evolution?
Erläutern Sie jeweils, was an den Flügeln bzw. Meereswirbeltieren als Homologie bzw. als Analogie zu erkennen ist.

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