Evolutionsfaktoren Abiwissen
Die wesentlichen Evolutionsfaktoren sind Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift und Isolation. Alles Wichtige zu ihnen und ihrem Zusammenspiel erfährst du hier und in unserem Video!
Inhaltsübersicht
Was sind Evolutionsfaktoren?
Unter Evolutionsfaktoren werden Mechanismen zusammengefasst, die den Genpool verändern. Sie haben also einen Einfluss auf die Gesamtheit der genetischen Variationen einer Population. Die bedeutendsten Evolutionsfaktoren sind:
In der Natur wirken diese Evolutionsfaktoren nicht isoliert, sondern zusammen. Durch sie verändern sich Organismen im Laufe der Stammesgeschichte — wir Menschen verdanken ihnen beispielsweise unseren aufrechten Gang.
Merke: Die moderne Evolutionstheorie (synthetische Evolutionstheorie ) besagt, dass die Evolutionsfaktoren für alle evolutionären Veränderungen verantwortlich sind. Sie sind also der Grund für die Entstehung neuer Arten und die Vielfalt der bestehenden Arten.
Zusammenspiel der Evolutionsfaktoren
Das Zusammenspiel der Evolutionsfaktoren/ Evolutionsmechanismen sorgt für evolutionäre Veränderungen innerhalb von Populationen. Das geschieht, indem sie den Genpool verändern, also die Häufigkeit der einzelnen Allele (Allelfrequenz/Allelhäufigkeit) in einer Population beeinflussen.
Zur Auffrischung: Eine Population ist eine Gruppe von Individuen einer Art mit demselben Lebensraum. Die einzelnen Individuen besitzen jeweils einen eigenen Genotyp (genetische Zusammensetzung). Die Gene bzw. Genvarianten (Allele ) aller Individuen innerhalb einer Population werden als Genpool zusammengefasst. Ein Gen kann in verschiedenen Zustandsformen (Allelen) vorkommen. So sorgt ein Allel für die Ausbildung einer roten Federfarbe, eins für eine gelbe Federfarbe und ein wieder anderes für eine grüne Federfarbe. Die ausgeprägten Merkmale — also hier die Federfarbe — nennst du dann Phänotyp .
Schauen wir uns einmal an, wie die fünf Evolutionsfaktoren miteinander in Wechselwirkung treten:
- Der Ausgangspunkt ist die Mutation: Sie liefert verändertes genetisches Material (Gene ).
- Über die Rekombination werden die Gene dann auf unterschiedliche Weise kombiniert. Dadurch entstehen neue Genotypen und daraus resultierende Phänotypen .
- Mutation und Rekombination erzeugen zusammen genetische Variabilität (Vielfalt).
- Die Selektion gibt jetzt der Evolution die Richtung vor und orientiert sich bei der ‚Auslese‘ an den Phänotypen. Hier findet quasi eine gerichtete Sortierung anhand der Angepasstheit an die Umwelt statt. Die Phänotypen, die sich am besten an die Umwelt anpassen, setzen sich gegen nicht so angepasste Phänotypen durch.
- Auf die entstehende, optimal angepasste Population wirken dann zwei weitere Faktoren: Gendrift und Isolation.
- Gendrift sorgt für eine zufällige Veränderung der Allelhäufigkeit im Genpool. Dafür können zum Beispiel Naturkatastrophen verantwortlich sein. Durch sie kann ebenfalls ein veränderter Lebensraum entstehen, wodurch die vorigen drei Evolutionsmechanismen erneut beginnen.
- Isolation bedeutet eine Trennung einer Population in Teilpopulationen. Dadurch können neue Arten entstehen (Artbildung ). Das passiert in der Regel wieder durch Mutationen, Rekombination und Selektion.
Im folgenden findest du mehr Informationen zu den einzelnen Evolutionsfaktoren.
Evolutionsfaktor: Mutation
Mutationen sind Änderungen der genetischen Information einer Zelle. Sie erfolgen zufällig und ungerichtet. Du kannst also nicht vorhersagen, ob und wann ein bestimmtes Gen mutiert. Mutationen können entweder spontan auftreten oder durch äußere Faktoren (Mutagene ), wie die UV-Strahlung der Sonne, ausgelöst werden.
Hier haben wir die einige wichtige Merkmale von Mutationen als Evolutionsfaktor zusammengefasst:
- Für die Evolution spielen vor allem Veränderungen in einem Gen (Gen- oder Punktmutationen ) eine Rolle, da sie am häufigsten vorkommen.
- Mutationen haben nur dann einen Einfluss auf die Evolution, wenn sie in den Zellen stattfinden, aus denen die Keimzellen (Eizelle, Spermium) hervorgehen. Denn nur dann können sie überhaupt an die Nachkommen weitergeben werden.
- Bringt eine Mutation einem Individuum Vorteile, ist es anderen Individuen, die diese Mutation nicht besitzen, überlegen. Es kann sich dann in der Regel mehr Nachkommen zeugen und seine Gene dabei häufiger weitergeben.
Beispiel: Mutieren die Zellen eines Kaktus in der Wüste so, dass er eine verbesserte Wasseraufnahme hat, ist das eine vorteilhafte Mutation. Der Kaktus besitzt dadurch nämlich eine höhere Überlebenschance und kann sich länger und damit auch öfter vermehren.
Schau dir als nächstes unser Video zu den Mutationen an und finde heraus, welche Arten von Mutationen es noch gibt, wie sie vererbt werden und welche Auswirkungen sie auf den Menschen haben können!
Evolutionsfaktor: Rekombination
Die Rekombination ist ein zufälliger und ungerichteter Prozess, bei dem es zu einer neuen Zusammenstellung der Gene, also einer neuen Allelkombinationen, kommt. Dabei können völlig neue Erscheinungsbilder (Phänotypen) entstehen. Sie führt beispielsweise dazu, dass du und deine Geschwister unterschiedlich ausseht, obwohl ihr dieselben Eltern habt. Wichtig ist dabei allerdings, dass die Rekombination nur bei den Lebewesen stattfindet, die sich geschlechtlich fortpflanzen.
Hinweis: Im Gegensatz zum Evolutionsfaktor Mutation, entstehen bei der Rekombination keine neuen genetischen Variationen. Sie sorgt ausschließlich dafür, dass das vorhandene genetische Material neu kombiniert wird.
Folgende Vorgänge sorgen für eine Rekombination und dadurch für genetische Variabilität:
- zufällige Verteilung der homologen Chromosomen
vom Vater und der Mutter bei der Meiose
(interchromosomale Rekombination)
Beispiel: Bei uns Menschen ergeben sich 223, also über 9 Millionen, Kombinationsmöglichkeiten aus den Genen der Eltern. - Austausch bestimmter Gene vom Vater und der Mutter durch Crossing-over während der Meiose (intrachromosomale Rekombination)
- Aufeinandertreffen zufälliger Keimzellen bei der Befruchtung
Du brauchst noch mehr Informationen zur Rekombination? Dann schau dir auch unser separates Video dazu an!
Evolutionsfaktor: Selektion
Die Selektion ist die natürliche Auslese durch die Umwelt, also biotische und abiotische Umweltfaktoren (Selektionsfaktoren), wie beispielsweise Konkurrenz oder die Wasserverfügbarkeit. Im Gegensatz zu Mutationen und Rekombination ist die Selektion allerdings gerichtet und nicht zufällig, denn die Selektionsfaktoren geben die Richtung für die Auslese und damit die Evolution vor.
Vielmehr sorgt die Selektion dafür, dass sich die am besten angepassten Individuen, also Individuen mit vorteilhaften Merkmalsausprägungen, gegen weniger gut angepasste Individuen durchsetzen (’survival of the fittest‘). Das liegt daran, dass sie höhere Fortpflanzungsraten haben, ihre sogenannte biologische Fitness ist also höher. Einfach gesagt bedeutet das: Gut angepasste Individuen überleben länger als ihre Artgenossen oder haben ein ‚attraktiveres‘ Erscheinungsbild und können sich dadurch erfolgreicher, also öfter, fortpflanzen.
Merke: Selektion wirkt primär nicht auf die Gene (Genotyp), sondern auf das Erscheinungsbild (Phänotyp). Bei der Fortpflanzung geben Lebewesen die Gene, die für den Phänotyp sorgen, dann aber an ihre Nachkommen weiter und haben damit einen Einfluss auf den Genpool der nächsten Generation.
Alles über die Selektionsarten sowie Selektionstypen findest du in unserem separaten Video zur Selektion!
Evolutionsfaktor Selektion Beispiel
Ein typisches Beispiel für die Selektion ist der Birkenspanner. Von dem Schmetterling gibt es zwei Formen — eine hell gefärbte und eine dunkel gefärbte. Die Tiere leben vor allem auf Birkenstämmen, die normalerweise eine helle Färbung aufweisen. Hier sind die hellen Birkenspanner gut vor Fressfeinden getarnt und deshalb gut angepasst. In Gebieten mit hellen Birken gibt es also vorwiegend helle Birkenspanner.
In Regionen mit viel Industrialisierung sind die Birkenstämme allerdings oft durch die Ruß- oder Staubablagerungen dunkel gefärbt. Weil die hellen Birkenspanner hier schneller von Fressfeinden erkannt werden, findest du dort vermehrt Birkenspanner der dunkel gefärbten Sorte.
Daraus ergibt sich: Die Birkenspanner, die sich am besten an ihren Lebensraum angepasst haben und somit vor ihren Fressfeinden getarnt sind, überleben länger und vererben ihre Eigenschaften an die Nachkommen.
Weitere Beispiele für Selektion findest du hier !
Evolutionsfaktor: Gendrift
Unter dem Evolutionsfaktor Gendrift verstehst du die zufällige Veränderung des Genpools. Es ändert sich also die Allelfrequenz innerhalb einer Population. Mögliche Ursachen für einen Gendrift sind Naturkatastrophen, wie Vulkanausbrüche oder Seuchen. Es handelt sich dabei deshalb um einen zufälligen und ungerichteten Evolutionsfaktor, der in der Regel für eine Verringerung der genetischen Vielfalt sorgt.
Ein Gendrift hat besonders bei kleinen Populationen große Auswirkungen, da bestimmte Genvarianten komplett verloren gehen können. Werden dadurch alle gut angepassten Individuen ausgelöscht, kann das sogar zum Aussterben der gesamten Population führen.
In Verbindung mit dem Gendrift findest du häufig folgende zwei Varianten:
- Flaschenhalseffekt: Eine Population wird durch einen Gendrift stark verkleinert.
- Gründereffekt: Wenige Individuen besiedeln durch Gendrift ein neues Gebiet und gründen eine neue Population.
Wenn du mehr zur Gendrift inklusive dem Gründer- und Flaschenhalseffekt erfahren möchtest, dann schau dir jetzt unser Video dazu an!
Evolutionsfaktor: Isolation
Vom Evolutionsfaktor Isolation ist die Rede, wenn zwischen Populationen einer Art kein Genfluss mehr stattfindet. Das bedeutet, dass die Individuen verschiedener Populationen keine Gene mehr miteinander austauschen, sich also nicht miteinander fortpflanzen. Die Isolation gilt als Voraussetzung für die Bildung neuer Arten.
Das funktioniert so: Eine Art ist eine Fortpflanzungsgemeinschaft. Das bedeutet, dass Genfluss zwischen den Individuen einer Art stattfindet. Kommt es dann zu der Trennung einer Population, beispielsweise durch eine räumliche Barriere, stoppt der Genaustausch zwischen den Populationen. Im Laufe der Zeit verändern sich die beiden Teilpopulationen durch die anderen Evolutionsfaktoren dann so stark, dass sie sich nicht mehr untereinander fortpflanzen können, es haben sich also neue Arten gebildet.
Isolationsmechanismen
Zu einer Isolation kann es durch unterschiedliche Ursachen kommen. Du unterscheidest deshalb verschiedene Arten der Isolation:
- geographische Isolation (Separation): Räumliche Trennung der Populationen durch geographische Barriere, wie z. B. Meer oder Gletscher; das führt zur allopatrischen Artbildung
- sexuelle Isolation: Mechanismen, wie verschiedene Paarungszeiten oder Balzrituale, sorgen dafür, dass Individuen sich nicht miteinander fortpflanzen; das führt zur sympatrischen Artbildung
- ökologische Isolation: Populationen besetzten unterschiedliche ökologische Nischen und passen sich an diese an; das führt zur adaptiven Radiation
Schau dir als Nächstes unser Video zu den Isolationsmechanismen an. Dort findest du viele Beispiele und findest heraus was präzygotische und postzygotische Mechanismen sind!
