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Was bedeutet es für eine Spezies, uralt zu sein?

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Wenn wir sagen, dass eine Art wie Kakerlaken uralt sind, was bedeutet das genau? Heißt das, dass sich Kakerlaken schon lange nicht mehr entwickelt haben? Aber findet Evolution nicht immer statt? Liegt das also daran, dass sie sich nicht so stark entwickelt haben und ihren Vorfahren sehr ähnlich sind, dh sie hatten eine "sehr langsame Evolutionsrate"?


Es hängt vom Kontext ab.

Erstens "Kakerlaken sind uralt" ist anders als eine Art, die uralt ist, Kakerlaken sind keine Art, sondern eine Gruppe von Arten mit einer ähnlichen Morphologie und Abstammung (ähnlich einer Klade).

  1. Es kann bedeuten, dass sie ihren Vorfahren morphologisch ähnlich sind. Was ganz anders ist, als zu sagen, dass sie sich nicht entwickelt haben. Dies bedeutet, dass der Druck auf die Abstammung die morphologische Veränderung nicht sehr begünstigt hat. Einige Formen funktionieren einfach gut (oder erreichen ein Gleichgewicht) und wenn Sie es einmal erreicht haben, ändert sich die Morphologie nicht viel, selbst wenn sich andere Dinge ändern.

  2. Dies bedeutet oft, dass die Spaltung zwischen der betreffenden Linie und anderen Gruppen alt ist. Man könnte zum Beispiel sagen, dass Säugetiere uralt sind, zum Beispiel weil die Säugetierlinie vor 275 Millionen Jahren den Rest der Amnioten abgespalten hat. Sie haben sich seitdem sehr verändert, aber die Gruppen als Ganzes haben eine lange Tradition. Das Problem dabei ist, dass diese Aufspaltungen geringfügig sind, wenn sie aufgetreten sind, wie bei jedem anderen Spezialisierungsereignis, aber aufgrund der von Menschen konstruierten Kategorien groß aussehen.

  3. Es kann aber auch bedeuten, dass die Abstammung schon lange kein Spezifikationsereignis mehr durchlaufen hat, sie sich verändert hat, aber keine Ableger hinterlassen hat, dies ist der seltenste Fall, kann aber vorkommen.

Beachten Sie jedoch, dass dies ein Satz ist, den die Medien gerne herumwerfen, wenn er keine solide wissenschaftliche Definition hat, es handelt sich um eine qualitative kontextbezogene Aussage. Sie haben oft wenig Verständnis für ihre Bedeutung. Sie verdeutlichen oft auch nicht, was sie meinen, und definieren oft nicht richtig, dass das "Ding" uralt ist.


Eusoziale Arten

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Eusoziale Arten, jede koloniale Tierart, die in Mehrgenerationen-Familiengruppen lebt, in denen die überwiegende Mehrheit der Individuen zusammenarbeiten, um relativ wenigen (oder sogar einem einzigen) reproduktiven Gruppenmitgliedern zu helfen. Eusoziale Arten weisen oft eine extreme Aufgabenspezialisierung auf, was Kolonien potenziell sehr effizient beim Sammeln von Ressourcen macht. Es wird angenommen, dass Arbeiter in eusozialen Kolonien aufgrund von Einschränkungen bei der unabhängigen Züchtung auf die Fortpflanzung verzichten. Zu diesen Einschränkungen gehören Mangel an Nahrung, Territorien, Schutz, Fähigkeiten, Nistplätzen, geeignetes Wetter für die Brut und verfügbare Partner. Arbeiter dürfen sich während ihres ganzen Lebens nicht fortpflanzen, sie erhalten jedoch exklusive Fitnessvorteile, indem sie die Reproduktion einer Königin unterstützen, die normalerweise ihre Mutter ist. Diese Hilfestellung erfolgt oft in Form von Nahrungssuche, Pflege der Jungen und Pflege und Schutz des Nestes.

Eusoziales Verhalten findet sich bei Ameisen und Bienen (Ordnung Hymenoptera), einigen Wespen der Familie Vespidae, Termiten (Ordnung Isoptera manchmal in der Ordnung der Schaben, Blattodea), einigen Thripsen (Ordnung Thysanoptera), Blattläusen (Familie Aphididae) und möglicherweise einigen Käferarten (Ordnung Coleoptera). Blesmols, wie der Nacktmull (Heterocephalus glaber) und der Damaraland-Maulwurf (Cryptomys damarensis) sind die einzigen Wirbeltiere, die ein wirklich eusoziales Verhalten zeigen.

Dieser Artikel wurde zuletzt von John P. Rafferty, Herausgeber, überarbeitet und aktualisiert.


Was bedeutet es, eine Art zu sein? Genetik ändert die Antwort

Für Charles Darwin war "Art" ein undefinierbarer Begriff, "eine, die willkürlich aus Bequemlichkeitsgründen einer Gruppe von Individuen gegeben wird, die sich sehr ähnlich sind". Das hat die Wissenschaftler in den 150 Jahren seitdem jedoch nicht davon abgehalten, es zu versuchen. Wenn sich Wissenschaftler heute hinsetzen, um eine neue Lebensform zu untersuchen, wenden sie eine beliebige Anzahl von  mehr als 70 Definitionen davon an, was eine Spezies ausmacht—und jede hilft dabei, einen anderen Aspekt dessen zu verstehen, was Organismen unterscheidet.

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In gewisser Weise trägt diese Fülle von Definitionen dazu bei, Darwins Standpunkt zu beweisen: Die Idee einer Spezies ist letztendlich ein menschliches Konstrukt. Mit der fortschreitenden DNA-Technologie sind Wissenschaftler jetzt in der Lage, immer feinere Grenzen zwischen dem zu ziehen, was sie als Arten betrachten, indem sie sich den genetischen Code ansehen, der sie definiert. Wie Wissenschaftler diese Grenze ziehen, hängt davon ab, ob ihr Thema ein Tier oder eine Pflanze ist, die verfügbaren Werkzeuge und die eigenen Vorlieben und das Fachwissen des Wissenschaftlers.

Jetzt, wo neue Arten entdeckt und alte verworfen werden, wollen Forscher wissen: Wie definieren wir heute eine Art? Schauen wir zurück auf die Entwicklung des Konzepts und wie weit es gekommen ist.

Die vielleicht klassischste Definition ist eine Gruppe von Organismen, die sich miteinander fortpflanzen können, um fruchtbare Nachkommen zu produzieren, eine Idee, die ursprünglich � von dem Evolutionsbiologen Ernst Mayr formuliert wurde. Dieses Konzept ist zwar elegant in seiner Einfachheit, wurde aber seitdem von Biologen kritisiert, die argumentieren, dass es auf viele Organismen nicht zutrifft, wie z Organismen, um Hybriden zu bilden.

Alternativen entstanden schnell. Einige Biologen setzten sich für eine ökologische Definition ein, die die Arten nach den von ihnen gefüllten Umweltnischen zuordnete (dieses Tier recycelt Bodennährstoffe, dieses Raubtier hält Insekten in Schach). Andere behaupteten, dass eine Art eine Reihe von Organismen mit physikalischen Eigenschaften sei, die sich von anderen unterschieden (der aufgefächerte Schwanz des Pfaus, die Schnäbel von Darwinfinken).

Die Entdeckung der Doppelhelix der DNA führte zur Schaffung einer weiteren Definition, in der Wissenschaftler nach winzigen genetischen Unterschieden suchen und noch feinere Linien zur Bezeichnung von Arten ziehen konnten. Basierend auf einem  a Buch von 1980 von den Biologen Niles Eldredge und Joel Cracraft können sich Tierarten nach der Definition einer phylogenetischen Spezies jetzt nur um 2 Prozent ihrer DNA unterscheiden, um als getrennt betrachtet zu werden. 

"Im Jahr 1996 erkannte die Welt die Hälfte der heutigen Lemurenarten", sagt Craig Hilton-Taylor, der die Rote Liste der Internationalen Union für die Erhaltung der Natur der bedrohten Arten verwaltet. (Heute gibt es mehr als 100 anerkannte Lemurenarten.) Fortschritte in der Gentechnologie haben der Organisation ein viel detaillierteres Bild der weltweiten Arten und ihrer Gesundheit gegeben.

Diese Fortschritte haben auch die Debatten darüber, was es bedeutet, eine Art zu sein, neu aufleben lassen, da Ökologen und Naturschützer feststellen, dass viele Arten, die einst einzigartig erschienen, tatsächlich eine Vielzahl sind. Smithsonian Entomologe  John Burns hat DNA-Technologie verwendet, um eine Reihe von sogenannten "kryptischen Spezies"—Organismen zu unterscheiden, die physisch identisch mit Mitgliedern einer bestimmten Spezies erscheinen, aber signifikant unterschiedliche Genome haben. In einer Studie konnte er feststellen, dass eine 1775 identifizierte tropische Schmetterlingsart tatsächlich 10 verschiedene Arten umfasst.

Im Jahr 2010 ermöglichte fortschrittliche DNA-Technologie Wissenschaftlern, eine uralte Debatte über afrikanische Elefanten zu lösen. Durch die Sequenzierung der  selteneren und komplexeren DNA aus den Kernen von Elefantenzellen, anstelle der häufiger verwendeten mitochondrialen DNA, stellten sie fest, dass afrikanische Elefanten tatsächlich aus zwei getrennten Arten bestanden, die vor Millionen von Jahren divergierten.

"Man kann afrikanische Elefanten nicht mehr dieselbe Spezies nennen wie asiatische Elefanten und das Mammut", sagte David Reich, Populationsgenetiker und Hauptautor der Studie Natur Nachrichten.

W. Donald Duckworth, Kurator der Smithsonian-Entomologie, untersucht 1975 ein Tablett mit Mottenexemplaren. Taxonomen haben sich traditionell auf physikalische Eigenschaften verlassen, um Arten zu unterscheiden. (Kjell Bloch Sandved / Smithsonian-Archiv)

Im Zuge dieser und anderer bahnbrechender Entdeckungen zerfällt Mayrs ursprüngliches Konzept rapide. Diese beiden Arten afrikanischer Elefanten zum Beispiel kreuzten sich noch vor 500.000 Jahren. Ein anderes Beispiel liegt näher: Jüngste Analysen von DNA-Überresten in den Genen des modernen Menschen haben ergeben, dass Menschen und Neandertaler —normalerweise als getrennte Arten betrachtet werden, die  vor etwa 700.000 Jahren auseinandergingen, sich erst vor 100.000 Jahren kreuzten.

Sind diese Elefanten und Hominiden also immer noch getrennte Spezies?

Dies ist nicht nur ein Argument der wissenschaftlichen Semantik. Die Bestimmung der Spezies eines Organismus ist für alle Bemühungen zum Schutz dieses Tieres von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn es um staatliche Maßnahmen geht. Eine Art, die beispielsweise im US-Gesetz für gefährdete Arten gelistet wird,  erhält Schutz vor jeglichen zerstörerischen Handlungen der Regierung und Privatpersonen gefährdete Spezies.

Gleichzeitig helfen  Fortschritte bei den Sequenzierungstechniken und -technologien den Wissenschaftlern von heute, besser herauszufinden, welche Arten von welchen menschlichen Handlungen beeinflusst werden.

„Wir sind in der Lage, [jetzt] fast jede Art zu erkennen“, sagt  Mary Curtis, eine Forensikerin für Wildtiere, die das Genetik-Team am Forensics Laboratory des U.S. Fish and Wildlife Service leitet. Ihr Labor ist dafür verantwortlich, Tierreste oder Produkte zu identifizieren, die im Verdacht stehen, illegal gehandelt oder geerntet worden zu sein. Seit der Einführung von DNA-Sequenzierungstechniken vor mehr als 20 Jahren ist das Labor in der Lage, Identifizierungen viel schneller durchzuführen und die Anzahl der Arten, die es zuverlässig erkennen kann, um Hunderte zu erhöhen.

"Vieles von dem, was wir in der Genetik erfahren, hat keine Form oder Form", sagt Curtis. Das Labor erhält unidentifizierte Fleischstücke, handgefertigte Dekorationsgegenstände oder sogar den Mageninhalt anderer Tiere. Die Identifizierung dieser ungewöhnlichen Gegenstände ist normalerweise außerhalb der Reichweite von taxonomischen Experten anhand der Körperform, der Haaridentifikation und anderer physischer Merkmale. "Das können wir nur mit DNA tun", sagt Curtis.

Curtis, der sich zuvor mit Fischen beschäftigt hat, vernachlässigt jedoch nicht die Bedeutung traditioneller Taxonomen. „Wir arbeiten oft zusammen“, sagt sie. Erfahrene Taxonomen können oft schnell erkennbare Fälle identifizieren und überlassen die teurere DNA-Sequenzierung den Situationen, in denen sie wirklich benötigt wird.

Nicht alle Ökologen sind von diesen Fortschritten überzeugt. Einige äußern Bedenken hinsichtlich der „taxonomischen Inflation“, da die Zahl der identifizierten oder neu klassifizierten Arten weiter in die Höhe schnellen. Sie befürchten, dass das gesamte Konzept einer Spezies verwässert wird, wenn Wissenschaftler auf der Grundlage der engen Unterschiede, die ihnen die DNA-Technologie ermöglicht, Linien ziehen.

"Nicht alles, was man unterscheiden kann, sollte eine eigene Art sein", sagte der deutsche Zoologe Andreas Wilting Washington Post im Jahr 2015. Wilting hatte vorgeschlagen, Tiger in nur zwei Unterarten von derzeit neun zu verdichten.

Andere Wissenschaftler sind besorgt über die Auswirkungen, die die Neuklassifizierung einstmals eigenständiger Arten auf die Erhaltungsbemühungen haben kann. Im Jahr 1973 verpasste der vom Aussterben bedrohte düstere Strandsperling, ein kleiner Vogel, der einst in Florida gefunden wurde, potenziell hilfreiche Naturschutzhilfe, indem er als Unterart des viel bevölkerungsreicheren Strandsperlings "umklassifiziert" wurde. Weniger als zwei Jahrzehnte später war der düstere Strandsperling ausgestorben.

Hilton-Taylor ist sich noch nicht sicher, wann und wie sich die Umwelt- und Naturschutzgemeinschaften auf die Idee einer Art einigen werden. Er erwartet jedoch, dass die DNA-Technologie einen erheblichen Einfluss darauf haben wird, die Arbeit dieser Bereiche zu stören und umzugestalten. "Viele Dinge ändern sich", sagt Hilton-Taylor. “Das ist die Welt, in der wir leben.”

Diese Unsicherheit spiegelt in vielerlei Hinsicht auch die heutige Artendefinition wider, sagt Hilton-Taylor. Die IUCN greift auf das Fachwissen verschiedener Gruppen und Wissenschaftler zurück, um Daten für ihre Rote Liste zusammenzustellen, und einige dieser Gruppen haben breitere oder engere Konzepte dafür, was eine Art ausmacht, mit unterschiedlicher Abhängigkeit von der DNA angenommen. “Es gibt so viele Wissenschaftler da draußen,” Hilton-Taylor. “Wir müssen einfach mit dem gehen, was wir haben.”


Was bedeutet es, eine dominante Spezies zu sein? (Mit Bildern)

In einer ökologischen Gemeinschaft kann die zahlreichste Art, die den Großteil der Biomasse ausmacht, als die dominante Art angesehen werden. Ökologische Dominanz kann auch als die Art definiert werden, die den größten Einfluss auf andere Arten in derselben Umgebung hat. Dominierende Arten umfassen Pflanzen und Tiere, die durch ihre Größe, Häufigkeit oder ihr Verhalten die ökologischen Bedingungen einer Umgebung beeinflussen und bestimmen, welche anderen Tiere oder Pflanzen in dieser Umgebung überleben können. In einigen Umgebungen kann es eine oder mehrere dominante Arten geben.

Gute Beispiele für ökologische Dominanz in der Pflanzenwelt sind die Waldgesellschaften der Rocky Mountains. Nach einem Waldbrand durchlaufen Pflanzen und Bäume verschiedene Stadien, wobei zuerst kleine Pflanzen wie Gräser und Farne nachwachsen. Schließlich schlagen kleine Bäume wie Espe und Birke Wurzeln und sprießen nach oben, wodurch das Sonnenlicht von diesen kleineren Bodenpflanzen auf dem Waldboden abgeschnitten wird. Nach einigen Jahren werden Nadelbäume wie Kiefern und Fichten über den kleineren Bäumen wachsen. In jedem Wachstumsstadium folgt eine Pflanzenart der vorherigen Art und existiert eine Zeitlang als die dominierende Art im Waldökosystem.

Im Tierreich kann das Top-Raubtier zum dominierenden werden. Ein gutes Beispiel ist das Yellowstone Lake-Ökosystem in Wyoming, wo 1994 räuberische Seeforellen illegal eingeführt wurden. Vor der Einführung der fischfressenden oder fischfressenden Seeforelle war die Yellowstone-Cutthroat-Forelle die dominierende Art im See-Ökosystem. Im Jahr 2011 könnten Seeforellen, wenn sie nicht kontrolliert werden, die Yellowstone-Cutthroat-Forellenpopulation in den nächsten 20 Jahren um bis zu 90% reduzieren und sie möglicherweise vollständig eliminieren. Die Seeforelle würde dann als der dominierende Fisch in dieser ökologischen Gemeinschaft gelten.

Das Top-Raubtier ist jedoch möglicherweise nicht immer die Top-Art. Manchmal erlangt eine Art allein durch ihre Zahl eine Dominanz, und in diesem Fall macht die Gesamtbiomasse einer Art sie zur dominanten. Große Mengen einer einzigen Art können einen enormen Einfluss auf ein Ökosystem ausüben. Ein einfaches Beispiel hierfür wäre ein Heuschreckenbefall in einem Weizenfeld. Mit einem reichlichen Nahrungsangebot und ohne Raubtiere kann eine Heuschreckenpopulation innerhalb kürzester Zeit ihre Zahl erhöhen und zur dominierenden Art in diesem Ökosystem werden.


Eine Spezies, von der angenommen wird, dass sie einem sehr hoch in freier Wildbahn vom Aussterben bedroht.

Eine Spezies, von der angenommen wird, dass sie einem hoch in freier Wildbahn vom Aussterben bedroht.

Amphibien:

Nadelbäume:

Riffkorallen:

Haie und Rochen:

Ausgewählte Krebstiere:

Säugetiere:

Vögel:

Die Rote Liste der IUCN bewertet auch die Entwicklung der Arten im Laufe der Zeit neu. Wenn sich die Dinge für eine bestimmte Art verbessert haben, was bedeutet, dass die Population aufgrund von Erhaltungsbemühungen gewachsen ist, dann wird diese Art auf einen weniger kritischen Status „heruntergeordnet”. Zum Beispiel wurde der Riesenpanda 2016 dank engagierter Arbeit zu seinem Schutz von &lsquogefährdet&rsquo auf den geringeren Status &lsquovulnerable&rsquo herabgestuft. Die Kehrseite davon ist &lsquouplisted&rsquo ein Hinweis darauf, dass eine Artenpopulation zurückgeht.

Schutz der am stärksten gefährdeten Wildtiere
Der WWF arbeitet daran, gefährdete Wildtiere aus der ganzen Welt zu retten. Wir schützen und verbinden den Lebensraum bedrohter Tiger, stoppen die Wilderei des vom Aussterben bedrohten Spitzmaulnashorns und kämpfen gegen den illegalen Handel mit Elfenbein von gefährdeten afrikanischen Elefanten.

Handeln Sie

Begleiten Sie uns, um Veränderungen zu bewirken. Sprechen Sie über das Aktionszentrum des WWF für Arten und Orte.


Biologische Beweise

Biogeographie

Die geographische Verteilung der Organismen auf dem Planeten folgt Mustern, die am besten durch die Evolution in Verbindung mit der Bewegung der tektonischen Platten über die geologische Zeit erklärt werden. Breite Gruppen, die vor dem Zusammenbruch des Superkontinents Pangäa (vor etwa 200 Millionen Jahren) entstanden sind, sind weltweit verbreitet. Gruppen, die sich seit dem Zusammenbruch entwickelt haben, treten einzigartig in Regionen des Planeten auf, wie die einzigartige Flora und Fauna der nördlichen Kontinente, die sich aus dem Superkontinent Laurasia gebildet haben, und der südlichen Kontinente, die sich aus dem Superkontinent Gondwana gebildet haben. Das Vorkommen von Mitgliedern der Pflanzenfamilie Proteaceae in Australien, im südlichen Afrika und in Südamerika lässt sich am besten durch ihr Auftreten vor der Auflösung des südlichen Superkontinents Gondwana erklären.

Die große Diversifizierung der Beuteltiere in Australien und das Fehlen anderer Säugetiere spiegeln die lange Isolation Australiens wider. Australien hat eine Fülle endemischer Arten und Arten, die nirgendwo anders zu finden sind, was typisch für Inseln ist, deren Isolation durch Wasserflächen die Artenwanderung verhindert. Diese geografische Isolation macht Inseln zu „Brutstätten&rdquo für selektiven Druck. Aufgrund dieses Drucks divergieren diese Arten im Laufe der Zeit evolutionär in neue Arten, die sich stark von ihren Vorfahren unterscheiden, die auf dem Festland existieren können. Die Beuteltiere Australiens, die Finken auf den Galápagos und viele Arten auf den Hawaii-Inseln sind alle einzigartig an ihrem Ursprungsort, weisen jedoch entfernte Beziehungen zu angestammten Arten auf dem Festland auf.

Molekularbiologie

Wie anatomische Strukturen spiegeln die Strukturen der Lebensmoleküle die Abstammung mit Modifikation wider. Der Nachweis eines gemeinsamen Vorfahren für alles Leben spiegelt sich in der Universalität der DNA als genetischem Material und in der nahezu Universalität des genetischen Codes und der Maschinerie der DNA-Replikation und -Expression wider. Grundlegende Unterschiede im Leben zwischen den drei Domänen spiegeln sich in großen strukturellen Unterschieden in ansonsten konservativen Strukturen wie den Komponenten von Ribosomen und den Strukturen von Membranen wider. Im Allgemeinen spiegelt sich die Verwandtschaft von Organismengruppen in der Ähnlichkeit ihrer DNA-Sequenzen und genau dem Muster wider, das von der Abstammung und Diversifizierung von einem gemeinsamen Vorfahren erwartet würde.

DNA-Sequenzen haben auch einige Mechanismen der Evolution beleuchtet. Es ist beispielsweise klar, dass die Entwicklung neuer Funktionen für Proteine ​​häufig nach Genduplikationsereignissen erfolgt, die die freie Modifikation einer Kopie durch Mutation, Selektion oder Drift (zufällige Veränderungen im Genpool einer Population) ermöglichen, während die andere Kopie produziert weiterhin ein funktionelles Protein.

Die Biogeographie bietet weitere Hinweise auf evolutionäre Beziehungen. Das Vorhandensein verwandter Organismen über Kontinente hinweg zeigt an, wann sich diese Organismen entwickelt haben könnten. Zum Beispiel sind einige Flora und Fauna der nördlichen Kontinente auf diesen Landmassen ähnlich, unterscheiden sich jedoch von denen der südlichen Kontinente. Inseln wie Australien und die Galapagos-Kette haben oft einzigartige Arten, die sich entwickelt haben, nachdem diese Landmassen vom Festland getrennt wurden. Schließlich liefert die Molekularbiologie Daten, die die Evolutionstheorie unterstützen. Insbesondere die Universalität der DNA und die nahezu Universalität des genetischen Codes für Proteine ​​zeigen, dass alles Leben einst einen gemeinsamen Vorfahren hatte. Die DNA liefert auch Hinweise darauf, wie die Evolution stattgefunden haben könnte. Genduplikationen ermöglichen es einer Kopie, Mutationsereignisse zu durchlaufen, ohne einen Organismus zu schädigen, da eine Kopie weiterhin funktionelle Proteine ​​​​produziert.


Abschnittszusammenfassung

Um phylogenetische Bäume zu erstellen, müssen Wissenschaftler Charakterinformationen sammeln, die es ihnen ermöglichen, evolutionäre Verbindungen zwischen Organismen herzustellen. Anhand morphologischer und molekularer Daten arbeiten Wissenschaftler daran, homologe Merkmale und Gene zu identifizieren. Ähnlichkeiten zwischen Organismen können entweder aus einer gemeinsamen Evolutionsgeschichte (Homologien) oder aus getrennten Evolutionspfaden (Analogien) stammen. Nachdem homologe Informationen identifiziert wurden, verwenden Wissenschaftler die Kladistik, um diese Ereignisse zu organisieren, um eine evolutionäre Zeitachse zu bestimmen. Wissenschaftler wenden das Konzept der maximalen Sparsamkeit an, das besagt, dass die wahrscheinlichste Reihenfolge von Ereignissen wahrscheinlich der einfachste kürzeste Weg ist. Für evolutionäre Ereignisse wäre dies der Weg mit der geringsten Anzahl von größeren Divergenzen, die mit den Beweisen korrelieren.

Abbildung 12.2.3 Welche Tiere in dieser Abbildung gehören zu einer Gruppe, die Tiere mit Haaren umfasst? Was hat sich zuerst entwickelt: Haare oder Fruchtwasser?

Kaninchen und Menschen gehören in die Gruppe, zu der auch Tiere mit Haaren gehören. Das Amnion-Ei hat sich vor dem Haar entwickelt, weil die Amniota-Klade früher abzweigt als die Klade, die Tiere mit Haaren umfasst.


Endemische Arten

Eine endemische Art ist eine Art, die geografisch auf ein bestimmtes Gebiet beschränkt ist. Endemismus bei einer Art kann durch das Aussterben einer Art in anderen Regionen entstehen. Das nennt man Paläoendemie. Alternativ sind neue Arten immer in der Region endemisch, in der sie erstmals vorkommen. Das nennt man Neoendemie. Beide Formen des Endemismus werden weiter unten unter der Überschrift „Arten des Endemismus“ näher besprochen.

Endemische Arten sind, unabhängig davon, wie sie auf ein bestimmtes Gebiet beschränkt wurden, denselben Bedrohungen ihrer Existenz ausgesetzt. Je kleiner die Region, desto größer ist die Bedrohung für das Überleben der Art. Jede Aktion, die das Land verkleinert oder in irgendeiner Weise teilt, kann die normalen Muster der endemischen Arten erheblich beeinträchtigen. Während Endemismus und Sein gefährdet oder angedroht unterschiedliche Dinge sind, ist die Endemie in einem kleinen Gebiet oft ein Warnzeichen dafür, dass eine Art bedroht oder gefährdet werden könnte.

Dies ist nicht immer der Fall, da viele weltweit verbreitete Arten auch als bedroht oder gefährdet gelten. In den letzten Jahren haben sich viele Haie der Liste angeschlossen. Während sie in vielen Gewässern des Ozeans verbreitet sind, hat das Ernten von Haifischflossen für Suppen ihre Populationen weltweit dezimiert. Endemismus schützt manchmal Arten vor globaler Ausbeutung, einfach weil die Art nur in einem kleinen Gebiet existiert. Dies kann den Artenschutz sogar erleichtern, da das Land unter eine Erhaltungsdienstbarkeit um die Bebauung und den menschlichen Einfluss auf das Land zu begrenzen.


Natürliche Auslese

Darwin und Descent mit Modifikation

Abbildung 1. Darwin beobachtete, dass die Schnabelform je nach Finkenart variiert. Er postulierte, dass sich der Schnabel einer angestammten Art im Laufe der Zeit angepasst hatte, um die Finken auszustatten, um verschiedene Nahrungsquellen zu erwerben.

Charles Darwin ist vor allem für seine Entdeckung der natürlichen Auslese bekannt. Mitte des 19. Jahrhunderts wurde der eigentliche Mechanismus der Evolution unabhängig voneinander von zwei Naturforschern konzipiert und beschrieben: Charles Darwin und Alfred Russel Wallace. Wichtig ist, dass jeder Naturforscher Zeit damit verbrachte, die Natur auf Expeditionen in die Tropen zu erkunden. Von 1831 bis 1836 bereiste Darwin die Welt auf H.M.S. Beagle, einschließlich Stopps in Südamerika, Australien und der Südspitze Afrikas. Wallace reiste von 1848 bis 1852 nach Brasilien, um im Amazonas-Regenwald Insekten zu sammeln, und von 1854 bis 1862 zum malaiischen Archipel sind die Galápagos-Inseln westlich von Ecuador. Auf diesen Inseln beobachtete Darwin Arten von Organismen auf verschiedenen Inseln, die eindeutig ähnlich waren, aber deutliche Unterschiede aufwiesen. Zum Beispiel umfassten die Bodenfinken, die die Galápagos-Inseln bewohnen, mehrere Arten mit einer einzigartigen Schnabelform (Abbildung 1).

Die Arten auf den Inseln hatten eine abgestufte Reihe von Schnabelgrößen und -formen mit sehr kleinen Unterschieden zwischen den ähnlichsten. Er beobachtete, dass diese Finken einer anderen Finkenart auf dem südamerikanischen Festland sehr ähnelten. Darwin stellte sich vor, dass die Inselart eine Art sein könnte, die von einer der ursprünglichen Festlandarten abgewandelt wurde. Bei weiteren Studien stellte er fest, dass die unterschiedlichen Schnäbel jedes Finken den Vögeln halfen, eine bestimmte Art von Nahrung zu erwerben. Zum Beispiel hatten Samen fressende Finken stärkere, dickere Schnäbel, um Samen zu brechen, und insektenfressende Finken hatten speerähnliche Schnäbel, um ihre Beute zu stechen.

Wallace und Darwin beobachteten beide ähnliche Muster bei anderen Organismen und entwickelten unabhängig voneinander die gleiche Erklärung dafür, wie und warum solche Veränderungen stattfinden könnten. Darwin nannte diesen Mechanismus natürliche Selektion. Natürliche Auslese, auch bekannt als “Survival of the Fittest,” ist die produktivere Reproduktion von Individuen mit günstigen Eigenschaften, die Umweltveränderungen überleben, da dies zu evolutionären Veränderungen führt.

Zum Beispiel wurde von Darwin beobachtet, dass eine Population von Riesenschildkröten, die im Galapagos-Archipel gefunden wurden, längere Hälse hatte als diejenigen, die auf anderen Inseln mit trockenem Tiefland lebten. Diese Schildkröten wurden “selektiert”, weil sie mehr Blätter und mehr Nahrung erreichen konnten als solche mit kurzen Hälsen. In Dürrezeiten, in denen weniger Blätter zur Verfügung standen, hatten diejenigen, die mehr Blätter erreichen konnten, eine bessere Chance zu essen und zu überleben als diejenigen, die die Nahrungsquelle nicht erreichen konnten. Folglich wäre es wahrscheinlicher, dass Langhalsschildkröten reproduktiv erfolgreich sind und das Langhalsmerkmal an ihre Nachkommen weitergeben. Im Laufe der Zeit würden nur noch Langhalsschildkröten in der Population vorkommen.

Die natürliche Auslese, argumentierte Darwin, sei ein unvermeidliches Ergebnis von drei Prinzipien, die in der Natur wirksam seien. Erstens werden die meisten Eigenschaften von Organismen vererbt oder von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben. Obwohl niemand, einschließlich Darwin und Wallace, damals wusste, wie dies geschah, war es ein gemeinsames Verständnis. Zweitens werden mehr Nachkommen produziert, als überleben können, so dass die Ressourcen für das Überleben und die Fortpflanzung begrenzt sind. Die Reproduktionsfähigkeit aller Organismen übersteigt die Verfügbarkeit von Ressourcen, um ihre Zahl zu stützen. Daher gibt es in jeder Generation einen Wettbewerb um diese Ressourcen. Sowohl Darwin als auch Wallace haben dieses Prinzip verstanden, weil sie einen Aufsatz des Ökonomen Thomas Malthus gelesen hatten, der dieses Prinzip in Bezug auf die menschliche Bevölkerung diskutierte. Drittens unterscheiden sich die Nachkommen hinsichtlich ihrer Eigenschaften untereinander, und diese Variationen werden vererbt. Darwin und Wallace argumentierten, dass Nachkommen mit vererbten Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, am besten um begrenzte Ressourcen zu konkurrieren, überleben und mehr Nachkommen haben werden als Individuen mit Variationen, die weniger in der Lage sind, zu konkurrieren. Da Merkmale vererbt werden, werden diese Merkmale in der nächsten Generation besser vertreten sein. Dies wird zu einer Veränderung der Populationen über Generationen in einem Prozess führen, den Darwin als Abstieg mit Modifikation bezeichnete. Letztendlich führt die natürliche Selektion zu einer stärkeren Anpassung der Population an ihre lokale Umgebung. Es ist der einzige bekannte Mechanismus für die adaptive Evolution.

Abhandlungen von Darwin und Wallace (Abbildung 2), die die Idee der natürlichen Selektion vorstellten, wurden 1858 gemeinsam vor der Linnean Society in London gelesen. Das folgende Jahr Darwins Buch, Über die Entstehung der Arten, wurde veröffentlicht. Sein Buch skizzierte in beträchtlichem Detail seine Argumente für allmähliche Veränderungen und adaptives Überleben durch natürliche Auslese.

Abbildung 2. Sowohl (a) Charles Darwin als auch (b) Alfred Wallace verfassten wissenschaftliche Arbeiten über die natürliche Auslese, die 1858 gemeinsam vor der Linnean Society präsentiert wurden.

Demonstrationen der Evolution durch natürliche Selektion sind zeitaufwendig und schwer zu erhalten. Eines der besten Beispiele wurde bei den Vögeln gezeigt, die Darwins Theorie inspirierten: die Galápagos-Finken. Peter und Rosemary Grant und ihre Kollegen haben seit 1976 jedes Jahr Galápagos-Finkpopulationen untersucht und wichtige Demonstrationen der natürlichen Selektion geliefert. Die Grants fanden auf der Galápagos-Insel Daphne Major Veränderungen in der Verbreitung der Schnabelformen beim Mittelgrundfinken von Generation zu Generation. Die Vögel haben Variationen in der Schnabelform geerbt, wobei einige Vögel breite, tiefe Schnabel und andere dünnere Schnabel haben. Während einer Periode, in der aufgrund eines El Niño mehr als normal regnete, wurden die großen harten Samen, die Großschnabelvögel fraßen, in der Zahl reduziert, es gab jedoch eine Fülle der kleinen weichen Samen, die die Kleinschnabelvögel fraßen. Daher waren Überleben und Fortpflanzung in den folgenden Jahren für die Kleinschnabelvögel viel besser. In den Jahren nach diesem El Niño maßen die Grants die Schnabelgrößen in der Bevölkerung und stellten fest, dass die durchschnittliche Schnabelgröße kleiner war. Da die Schnabelgröße ein ererbtes Merkmal ist, hatten Eltern mit kleineren Schnabeln mehr Nachkommen und die Größe der Schnabel war kleiner geworden. Als sich die Bedingungen 1987 verbesserten und größere Samen verfügbar wurden, hörte der Trend zu einer kleineren durchschnittlichen Schnabelgröße auf.


Zusammenfassung

Evolution ist der Prozess der Anpassung durch Mutation, der es ermöglicht, wünschenswertere Eigenschaften an die nächste Generation weiterzugeben. Im Laufe der Zeit entwickeln Organismen mehr Eigenschaften, die für ihr Überleben von Vorteil sind. Damit sich lebende Organismen an Umweltbelastungen anpassen und verändern können, muss genetische Variation vorhanden sein. Bei genetischer Variation weisen Individuen Unterschiede in Form und Funktion auf, die es einigen ermöglichen, bestimmte Bedingungen besser zu überleben als andere. Diese Organismen geben ihre günstigen Eigenschaften an ihre Nachkommen weiter. Schließlich ändern sich die Umgebungen, und was einst eine wünschenswerte, vorteilhafte Eigenschaft war, kann zu einer unerwünschten Eigenschaft werden und Organismen können sich weiterentwickeln. Die Evolution kann konvergent sein mit ähnlichen Merkmalen, die sich in mehreren Arten entwickeln, oder divergieren mit verschiedenen Merkmalen, die sich in mehreren Arten entwickeln, die von einem gemeinsamen Vorfahren stammen. Beweise für die Evolution können anhand des DNA-Codes und des Fossilienbestands sowie durch die Existenz von homologen und rudimentären Strukturen beobachtet werden.