• Archiv der Kategorie: Systematik

Evolution for IDitos: evolutionäre Übergänge, Zwischenformen, Brückentiere

Missing links?

Kreationisten sind verliebt in Fossilien. Sie wissen zwar nicht viel davon, denn meist referieren sie aus Kinderbüchern über Dinosaurier, reden aber umso mehr wirres Zeug darüber. Schließlich stacheln sie sich untereinander auf, gebetsmühlenartig zu widerholen, es gebe nichts als Lücken im Fossilbericht. Sie stellen die Behauptung auf, dass wenn Evolution wahr wäre, müssten es Millionen und Abermillionen von sogenannten Übergangsformen geben. Und diese Übergangsformen müsste man im Fossilbericht wiederfinden. Diese gäbe es jedoch nicht, behaupten sie dann aber. Wenn man ihnen dann einige Übergangsformen zeigt, z. B. Archaeopteryx, dann sagen sie, dass Archaeopteryx nicht den Übergang von Dinosauriern zu Vögeln zeige, sondern einfach nur ein fertiger Vogel sei. Bei genauerer Betrachtung wird man jedoch feststellen, dass Kreationisten eine sehr obskure Vorstellung dessen haben, was eine Übergangsform ist und ihnen jegliche Kenntnis der Anatomie, Systematik, ja gar der Biologie und Wissenschaft überhaupt fehlt. Schauen wir uns mal einige ihrer Vorstellungen an:

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Phylogenetische Systematik Teil 3: Stammbaum des Lebens

Die einzige Art alle Arten von Leben objektiv zu kategorisieren ist ihre gemeinsamen Eigenschaften zu erfassen, also diejenigen Merkmale, die jedes Mitglied dieses Kollektivs hat und nur dieses Kollektivs. So werden ihre Merkmale diagnostisch und für diese Gruppe bestimmend. Wir sollten hierbei nicht vergessen, dass der erste Mensch, der versuchte alle Lebewesen zu klassifizieren, ein überzeugter Christ und Kreationist war, der nicht an evolutionäre Prozesse oder eine gemeinsame Abstammung dachte, bzw. davon wusste.

 

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Phylogenetische Systematik Teil 2: Kladistik

Das System von Linne hat einige große Schwächen:

Linné war kein Anhänger der Evolution, sondern glaubte an die Konstanz der Arten. Linné ordnete die verschiedenen Tiere und Pflanzen nach ihren Merkmalen, evolutionäre Ursprünge kamen ihm dabei nicht in den Sinn.

Dass Evolutionsverlauf und Verwandtschaftsbeziehungen früher keine große Rolle spielten, zeigt sich z. B. darin, dass Elefanten, Flusspferde und Nashörner als Dickhäuter (Pachydermes) zusammengefasst wurden, obwohl wir heute wissen, dass alle drei Gruppen unterschiedlichen evolutionären Linien entsprangen. Elefanten sind näher mit den Schliefern und Seekühen verwandt, Nashörner werden mit den Pferden und Tapiren zu den Unpaarhufern zusammengefasst und Flusspferde sind Paarhufer, deren nächsten heute lebenden Verwandten die Wale sind.

Es braucht also ein Ordnungsprinzip, dass den Evolutionsverlauf und die Verwandtschaftsbeziehungen berücksichtigt, denn nicht Merkmale definieren Gruppen, sondern die Abstammung. Es muss also untersucht werden, welche Merkmale geeignet sind die Verwandtschaftsbeziehungen zu ermitteln. Hier bedient man sich der Methoden der phylogenetischen Systematik.

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Phylogenetische Systematik Teil 1: Taxonomie

Unsere belebte Welt zeichnet sich vor allem durch eines aus: eine unermessliche Vielfalt an Formen des Lebens. Mittlerweile kennt die Wissenschaft ca. 2 Millionen (2.000.000!) beschriebene, heute lebende Tier-, Pflanzen-, Pilz-, und Bakterienarten. Doch damit nicht genug: Jährlich werden tausende neue Arten beschrieben.  Aufgrund dieser Neuentdeckungen schwankt die Schätzung aller Arten auf unserem Planeten zwischen 3 und 100 Millionen. Wenn man bedenkt, dass im Laufe der Erdgeschichte 99% aller Arten ausstarben und wir von einer konservativen Zahl von 10 Mio. heute lebender Arten ausgehen, so brachte die Evolution mindestens 1 Milliarde unterschiedlicher Arten hervor! Wie einem Wunder gleich, so sind sie doch Produkte des natürlichen Ablaufs der Evolution.

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Was ist eine Art? Teil 3/3: Die Entstehung von Arten

Wir befassten uns in den vorherigen Abschnitten mit der Frage ob Arten real sind und wie wir diese definieren. Des Weiteren kam auch der Prozess der Artbildung zur Sprache. Gerade dieser Aspekt soll in diesem Teil näher untersucht werden, indem aktuelle Beispiele für Isolationsmechanismen und Artbildungsprozesse dargestellt werden.

Beispiele für Isolationsmechanismen

Viele Arten haben unterschiedliche Fortpflanzungszyklen. Zwei verwandte Arten der Feldgrillen (Gryllus pennsykvanicus und G. veletis) paaren sich zu unterschiedlichen Jahreszeiten, eine im Herbst, die andere im Frühjahr (Harrison 1979). Viele Arten haben auch unterschiedliche Habitatansprüche. Zwei Marienkäfer der Art Henosepilachna nipponica und H. yasutomii auf Japan nutzen unterschiedliche Nahrungspflanzen. Beide Arten pflanzen sich auch nur auf der bevorzugten Nahrungspflanze fort, sodass ein Genaustausch verhindert wird (Katakura & Hosogai 1994). Zwei Korallenarten im Atlantik, Montastraea annularis und M. franksi, geben im Abstand von 1,5 – 3 Stunden ihre Gameten ins Wasser ab. Diese Zeit reicht aus, dass die Gameten der einen Art nicht die Gameten der anderen Art, die ihre Gameten zu einem etwas späteren Zeitpunkt ins Wasser gibt, befruchten kann (Knowlton et al. 1997).

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Was ist eine Art (Spezies)? Teil 2/3: Art-Konzepte

Teil eins unserer dreiteiligen Reihe zur Frage, was (biologische) Arten eigentlich sind, befasste sich mit der Fragestellung, ob Arten real sind oder eine sprachliche Konstruktion, die die Realität nicht widerspiegele. Es wurde festgestellt, dass Arten eine reale Beschreibung der biologischen Vielfalt darstellen. Teil zwei widmet sich der Frage, wie aber Arten in der Biologie definiert werden und wie diese entstehen.

Die Zahl der bekannten Arten wirkt schier unüberschaubar. Es sind z. B. etwa 5.500 Säugetier- 10.000 Vogel- und 30.000 Fischarten bekannt. Diese schon groß wirkenden Zahlen werden von den Insekten mit etwa 1 Mio. beschriebenen Arten weit übertroffen (Zahlen nach Chapman 2009). Hinzu kommen etwa 250.000 beschriebene ausgestorbene Tierarten, die wir als Fossilien kennen (Raup 1986). Diese Zahlen sind keineswegs vollständig. Das International Institute for Species Exploration (IISE) berichtet, dass jährlich etwa 18.000 neue Arten beschrieben werden. Die Zahl der unentdeckten Arten schwankt zwischen 8 Millionen und nach neuesten Ergebnissen eine Billion (1.000.000.000.000)! Bei dieser unglaublichen Menge an Arten gibt es eine ganze Reihe von Artkonzepten, also wie bzw. nach welchen Kriterien man Arten definiert.

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Was ist eine Art (Spezies)? Teil 1/3: Die Realität der Arten

Vorwort:

In dieser dreiteiligen Reihe soll ein Gegenstand der Biologie untersucht werden, der für Biologen die fundamentale Einheit in der Untersuchung von Ökosystemen und der Evolutionsgeschichte des Lebens ist: die Art. Schon im Artikel zur phylogenetischen Systematik wurde darauf hingewiesen, wie Lebewesen in der Taxonomie nach dem Nomenklatur-System von Carl von Linneé geordnet werden. Innerhalb dieses Ordnungssystems (Klasse-Familie-Ordnung-Gattung-Art) stellt nur die Art ein natürliches System dar, ist also eine biologische Realität. Alle Ränge oberhalb der Art werden als künstliches System angesehen, die ähnliche Gruppen miteinander verbinden. Doch was sind Arten eigentlich? Warum sind sie eine biologische Realität? Oder sind sie doch nur ein künstliches Konstrukt? Interessanterweise gibt es auch solche Theorien. Ein Youtube-Video mit dem Titel „Why Species don’t exist“ (Warum Arten nicht existieren) stellt die provokante Behauptung auf, dass Arten ein künstliches Produkt der menschlichen Sprache seien und in der Realität gar nicht existieren. Diese Argumentationsweise erinnert sehr stark an die Behauptung, dass es mehr (viel mehr) als zwei Geschlechter gäbe. Freilich ist dieses Youtube-Video nicht von einem Biologen veröffentlicht worden, genauso wie die Behauptung, es gäbe mehr als zwei Geschlechter, ebenfalls überwiegend von Nicht-Biologen vertreten wird. Dennoch gibt es eine Minderheit von Biologen, die Arten (oder Geschlechter) ebenfalls als „künstliches“ Produkt ansehen, als etwas „Pragmatisches“, dass in der Biologie genutzt werden müsse, weil es passe. Offensichtlich scheint sozialkonstruktivistisches Denken in der Biologie auch jenseits der Geschlechterfrage vorzukommen. Ziel dieser Artikelreihe ist es daher, sich mit dem Konzept und der Problematik der Art näher auseinanderzusetzen. Dies mag für Nicht-Biologen wie eine Belanglosigkeit klingen, doch überspitzt formuliert könnte man sich die Frage stellen: Wenn Arten keine (biologische) Realität darstellen, wenn sie ein „Spektrum“ darstellen, bei der wir Menschen Lebewesen künstlich in irgendwelche Schubladen stecken, wozu braucht es da einen Artenschutz? Wozu die Roten Listen bedrohter Arten? Wozu nach Arten in Ökosystemen suchen, um diese zu bewahren? Dabei ist Artenschutz und Artenkenntnis der erste (und vielleicht wichtigste) Schritt natürliche Lebensräume zu bewahren. Und der Erhalt natürlicher Lebensräume ist der beste Schritt im Kampf gegen den Klimawandel. Wenn alle Arten doch ein breites, kontinuierliches Spektrum sind, sollte das alles doch nicht notwendig sein? Ich möchte nicht unterstellen, dass jene Biologen und andere, die argumentieren Arten seinen nicht real, solche Positionen vertreten. Doch in einer Zeit voller Bolsonaros und Trumps, die in der Bewahrung natürlicher Lebensräume keinerlei Wert sehen, sind solche irrationalen Sichtweisen ein gefundenes Fressen (oder Brandherd). Daher widmet sich diese Artikelreihe der Artproblematik.

Der erste Teil befasst sich mit der Realität der Arten und geht der Frage nach wie man die Realität der Arten bestimmen kann. Dabei wird auch das Problem der Hybridisierung angesprochen.

Teil zwei befasst sich mit der Definition von Arten, hauptsächlich mit dem biologischen und dem phylogenetischen Artkonzept und der daraus resultierenden Fragen und Problemstellungen. Es wird auch der Frage nachgegangen warum es so viele Artkonzepte gibt und warum sich Arten in der Evolution überhaupt bilden.

Teil drei befasst sich mit der Entstehung neuer Arten und gibt Einblicke in die Erforschung und Entdeckung neuer Arten.

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Phylogenetische Systematik

UPDATE 16.04. 2020

Der Artikel wurde überarbeitet und in mehrere Videos geteilt. Siehe hier:

Youtube-Video: Phylogenetische Systematik Teil 1: Taxonomie

Youtube-Video: Phylogenetische Systematik Teil 2: Kladistik

Youtube-Video: Phylogenetische Systematik Teil 3: Stammbaum des Lebens

Phylogenetische Systematik Teil 4: Homologie

 

Befasst man sich mit Evolution, kommt man an einem bestimmten Thema nicht vorbei: der phylogenetischen Systematik. Jeder hat sicherlich den ein oder anderen evolutionären Stammbaum gesehen. Unten stehend ist ein Stammbaum der Primaten dargestellt (Abb. 1). Solche Stammbäume stellen die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den untersuchten Gruppen der Lebewesen dar; zeigen also, welche Arten auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen.  Das Ziel dieses Artikels ist es darzustellen nach welchen Regeln und Prinzipien man solche evolutionären Stammbäume erstellt.

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Video: Entwicklung der Dinosaurier

Ein Ausschnitt aus einer Dokumentation über Dinosaurier aus dem Jahr 1991. Damit ist zwar das Video doch in die Jahre gekommen. Aber irgendwie haben diese alten Dokumentationen etwas Schönes. Es ist nicht nur Nostalgie, sondern in diesen Dokus steckt noch echte, pädagogisch wertvolle Wissenschaft und nicht irgendso nen N24-Mist über militärisch organisierte Kampf-Saurier, die sich nur blutig zerfleischen …

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Was sind Tiere?

Diese Frage mag einem merkwürdig vorkommen, da man  es für eine Selbstverständlichkeit hält. Doch was unterscheidet das Tier von einer Pflanze oder einem Pilz?

Viele kommen zu dem Schluss, dass Tiere sich von Pflanzen oder anderen Tieren ernähren müssen, während Pflanzen Photosynthese betreiben können.

Doch das stimmt nicht ganz. So gibt es einige Pflanzen, die keine Photosynthese betreiben können, so z. B. Vertreter der Grünalgengattung  Polytomella oder der Vogel-Nestwurz (Neottia nidus-avis), einer parasitären Orchideenart ohne Chlorophyll (dem Farbstoff, der die Photosynthese ermöglicht).

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