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Wie viel kann man von einem Skelett über die Artenvariation lernen?

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Ich habe gerade über die Entdeckung des 1,8 Millionen Jahre alten menschlichen Schädels in Georgia gelesen und wie dies darauf hindeutet, dass die frühen Menschen alle eine Art waren und nicht verschiedene. Würde ein Archäologe, der in einer Million Jahren Hundeknochen ausgraben würde, wissen, dass eine Deutsche Dogge und ein Chihuahua dieselbe Spezies sind?


Es scheint, als ob dieser Artikel rein spekulativ ist. Sie erwähnten keine DNA-Tests, sondern diskutierten stattdessen physische Merkmale.

Es gibt zwei "Typen" von Archäologen: Klumpen und Splitter. Klumpen (wie der Autor dieses Artikels) glauben, dass es eine große Vielfalt unter Mitgliedern derselben Art gibt, und daher ist es oft falsch, jedes neue Hominiden-Fossil als eine andere Art zu kategorisieren. Splitter „splitten“ ihre Funde gerne in neue Arten auf, obwohl es keine Beweise dafür gibt, dass jemals eine Artbildung stattgefunden hat; Sie beschließen nur, dass sie sich speziiert haben müssen, da die Überreste anders aussehen.

Ich hoffe, dass Archäologen in Zukunft über ausgefeiltere Methoden verfügen werden, um die DNA antiker Überreste zu sequenzieren, um eine genaue Phylogenie zu konstruieren


Variation

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Variation, in der Biologie jeder Unterschied zwischen Zellen, einzelnen Organismen oder Organismengruppen jeder Art, der entweder durch genetische Unterschiede (genotypische Variation) oder durch den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Ausprägung des genetischen Potenzials (phänotypische Variation) verursacht wird. Veränderungen können sich in der körperlichen Erscheinung, dem Stoffwechsel, der Fruchtbarkeit, der Fortpflanzungsweise, dem Verhalten, der Lernfähigkeit und den geistigen Fähigkeiten und anderen offensichtlichen oder messbaren Merkmalen zeigen.

Genotypische Variationen werden durch Unterschiede in der Anzahl oder Struktur der Chromosomen oder durch Unterschiede in den Genen verursacht, die von den Chromosomen getragen werden. Augenfarbe, Körperform und Krankheitsresistenz sind genotypische Variationen. Individuen mit mehreren Chromosomensätzen werden als polyploid bezeichnet. Viele gewöhnliche Pflanzen haben das Zwei- oder Mehrfache der normalen Chromosomenzahl, und durch diese Art der Variation können neue Arten entstehen. Eine Variation kann durch Beobachtung des Organismus nicht als genotypisch identifiziert werden. Zuchtexperimente müssen unter kontrollierten Umweltbedingungen durchgeführt werden, um festzustellen, ob die Veränderung vererbbar ist oder nicht.

Umweltbedingte Schwankungen können sich aus einem Faktor oder den kombinierten Auswirkungen mehrerer Faktoren ergeben, z. B. Klima, Nahrungsangebot und Aktionen anderer Organismen. Phänotypische Variationen umfassen auch Phasen im Lebenszyklus eines Organismus und jahreszeitliche Variationen bei einem Individuum. Diese Variationen beinhalten keine erbliche Veränderung und werden im Allgemeinen nicht an zukünftige Generationen weitergegeben, daher sind sie für den Evolutionsprozess nicht von Bedeutung.

Variationen werden entweder als kontinuierlich oder quantitativ (glatte Abstufung zwischen zwei Extremen, mit der Mehrheit der Individuen im Zentrum, da die Körpergröße in der menschlichen Bevölkerung variiert) oder als diskontinuierlich oder qualitativ (bestehend aus klar definierten Klassen, da die Blutgruppen variieren) klassifiziert in Menschen). Eine diskontinuierliche Variation mit mehreren Klassen, von denen keine sehr klein ist, wird als polymorphe Variation bezeichnet. Die Trennung der meisten höheren Organismen in Männchen und Weibchen und das Auftreten mehrerer Schmetterlingsformen derselben Art, die jeweils gefärbt sind, um sich mit einer anderen Vegetation zu vermischen, sind Beispiele für polymorphe Variationen.


Sehr frühe Hominins

Drei Arten sehr früher Hominiden haben im späten 20. und frühen 21. Jahrhundert Schlagzeilen gemacht: Ardipithecus, Sahelanthropus, und Orrorin. Die jüngste der drei Arten, Ardipithecus, wurde in den 1990er Jahren entdeckt und geht auf etwa 4,4 MYA zurück. Obwohl die Zweibeinigkeit der frühen Exemplare ungewiss war, wurden mehrere weitere Exemplare von Ardipithecus wurden in den Jahren dazwischen entdeckt und zeigten, dass der Organismus zweibeinig war. Zwei verschiedene Arten von Ardipithecus wurde identifiziert, A. ramidus und A. kadabba, deren Exemplare älter sind und auf 5,6 MYA datieren. Der Status dieser Gattung als menschlicher Vorfahr ist jedoch ungewiss.

Der älteste der drei, Sahelanthropus tchadensis, wurde 2001-2002 entdeckt und vor fast sieben Millionen Jahren datiert. Es gibt ein einziges Exemplar dieser Gattung, einen Schädel, der im Tschad an der Oberfläche gefunden wurde. Das Fossil, das informell „Toumai“ genannt wird, ist ein Mosaik aus primitiven und weiterentwickelten Merkmalen, und es ist unklar, wie dieses Fossil mit dem Bild der molekularen Daten übereinstimmt, nämlich dass die Linie, die zu modernen Menschen und modernen Schimpansen führte, anscheinend etwa sechs Millionen teilte vor Jahren. Es wird zu dieser Zeit nicht angenommen, dass diese Art ein Vorfahre des modernen Menschen war.

Eine jüngere (ca. 6 MYA) Art, Orrorin tugenensis, ist ebenfalls eine relativ neue Entdeckung, die im Jahr 2000 gefunden wurde. Es gibt mehrere Exemplare von Orrorin. Einige Funktionen von Orrorin sind denen des modernen Menschen ähnlicher als die Australopithicene, obwohl Orrorin ist viel älter. Wenn Orrorin ein menschlicher Vorfahr ist, dann sind die Australopithicenen möglicherweise nicht in der direkten menschlichen Abstammungslinie. Zusätzliche Exemplare dieser Arten können helfen, ihre Rolle zu klären.


Wie viel kann man von einem Skelett über die Artenvariation lernen? - Biologie

Natürliche Selektion: Charles Darwin & Alfred Russel Wallace

Ein Besuch auf den Galapagos-Inseln im Jahr 1835 half Darwin, seine Ideen zur natürlichen Auslese zu formulieren. Er fand mehrere Finkenarten, die an verschiedene Umweltnischen angepasst waren. Die Finken unterschieden sich auch in der Schnabelform, der Nahrungsquelle und der Art und Weise, wie Nahrung gefangen wurde.

Das Genie Darwins (links), wie er 1859 mit der Veröffentlichung des Entstehung der Arten, kann manchmal den irreführenden Eindruck erwecken, dass ihm die Evolutionstheorie voll ausgebildet und ohne Präzedenzfall in der Wissenschaftsgeschichte entsprungen sei. Aber wie frühere Kapitel dieser Geschichte gezeigt haben, war das Rohmaterial für Darwins Theorie seit Jahrzehnten bekannt. Geologen und Paläontologen hatten überzeugend argumentiert, dass das Leben schon seit langer Zeit auf der Erde existierte, dass es sich in dieser Zeit verändert hatte und dass viele Arten ausgestorben waren. Gleichzeitig hatten Embryologen und andere Naturforscher, die Anfang des 19. Jahrhunderts lebende Tiere untersuchten, manchmal unwissentlich viele der besten Beweise für Darwins Theorie entdeckt.

Prädarwinistische Ideen zur Evolution
Es war Darwins Genie, sowohl zu zeigen, wie all diese Beweise die Evolution von Arten aus einem gemeinsamen Vorfahren begünstigten, als auch einen plausiblen Mechanismus anzubieten, durch den sich Leben entwickeln könnte. Lamarck und andere hatten Evolutionstheorien gefördert, aber um zu erklären, wie sich das Leben veränderte, waren sie auf Spekulationen angewiesen. Typischerweise behaupteten sie, dass die Evolution von einem langfristigen Trend geleitet wurde. Lamarck zum Beispiel dachte, dass das Leben im Laufe der Zeit danach strebte, sich von einfachen einzelligen Formen zu komplexen zu entwickeln. Viele deutsche Biologen stellten sich vor, dass sich das Leben nach vorgegebenen Regeln entwickelt, so wie sich ein Embryo im Mutterleib entwickelt. Aber Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelten Darwin und der britische Biologe Alfred Russel Wallace unabhängig voneinander einen natürlichen, sogar beobachtbaren Weg zur Veränderung des Lebens: einen Prozess, den Darwin als natürliche Selektion bezeichnete.

Der Druck des Bevölkerungswachstums
Interessanterweise fanden Darwin und Wallace ihre Inspiration in der Wirtschaftswissenschaft. Ein englischer Pfarrer namens Thomas Malthus veröffentlichte 1797 ein Buch mit dem Titel Essay über das Bevölkerungsprinzip in dem er seine englischen Landsleute warnte, dass die meisten Maßnahmen zur Unterstützung der Armen wegen des unerbittlichen Drucks des Bevölkerungswachstums zum Scheitern verurteilt seien. Eine Nation könnte ihre Bevölkerung in wenigen Jahrzehnten leicht verdoppeln, was zu Hungersnöten und Elend für alle führen würde.

Als Darwin und Wallace Malthus lasen, fiel ihnen beiden ein, dass auch Tiere und Pflanzen dem gleichen Bevölkerungsdruck ausgesetzt sein sollten. Es sollte nicht lange dauern, bis die Welt knietief in Käfern oder Regenwürmern steckt. Aber die Welt wird nicht von ihnen oder anderen Arten überrannt, weil sie sich nicht voll reproduzieren können. Viele sterben, bevor sie erwachsen werden. Sie sind anfällig für Dürren, kalte Winter und andere Umwelteinflüsse. Und ihr Nahrungsangebot ist, wie das einer Nation, nicht unendlich. Einzelpersonen müssen, wenn auch unbewusst, um das wenige Essen konkurrieren, das es gibt.

Die Brieftaube (unten links) und der Brunner Kröpfer (unten rechts) wurden von der wilden Felsentaube (oben) abgeleitet.
Auswahl von Eigenschaften
Überleben und Fortpflanzung sind in diesem Kampf ums Dasein kein reiner Zufall. Darwin und Wallace erkannten beide, dass, wenn ein Tier eine Eigenschaft hat, die ihm hilft, den Elementen zu widerstehen oder erfolgreicher zu züchten, es möglicherweise mehr Nachkommen hinterlässt als andere. Im Durchschnitt wird das Merkmal in der folgenden und der darauffolgenden Generation häufiger auftreten.

Während Darwin mit der natürlichen Auslese kämpfte, verbrachte er viel Zeit mit Taubenzüchtern und lernte ihre Methoden. Er fand ihre Arbeit als Analogie zur Evolution. Ein Taubenzüchter wählte einzelne Vögel aus, um sie zu reproduzieren, um eine Halskrause zu erzeugen. In ähnlicher Weise "wählt" die Natur unbewusst Individuen aus, die besser geeignet sind, ihre lokalen Bedingungen zu überleben. Bei ausreichender Zeit, argumentierten Darwin und Wallace, könnte die natürliche Auslese neue Arten von Körperteilen hervorbringen, von den Flügeln bis zu den Augen.

Darwin und Wallace entwickeln eine ähnliche Theorie
Darwin begann in den späten 1830er Jahren, seine Theorie der natürlichen Auslese zu formulieren, arbeitete aber zwanzig Jahre lang in aller Stille daran. Er wollte eine Fülle von Beweisen zusammentragen, bevor er seine Idee öffentlich vorstellte. Während dieser Jahre korrespondierte er kurz mit Wallace (rechts), der die Tierwelt Südamerikas und Asiens erforschte. Wallace versorgte Darwin mit Vögeln für seine Studien und beschloss, Darwins Hilfe bei der Veröffentlichung seiner eigenen Ideen zur Evolution zu suchen. Er schickte Darwin 1858 seine Theorie, die zu Darwins Schock fast die von Darwin replizierte.


Charles Lyell und Joseph Dalton Hooker sorgten dafür, dass sowohl die Theorien von Darwin als auch von Wallace auf einer Tagung der Linnaean Society im Jahr 1858 vorgestellt wurden. Darwin hatte an einem wichtigen Buch über Evolution gearbeitet und daraus On the Origins of Species entwickelt, das veröffentlicht wurde 1859. Wallace hingegen setzte seine Reisen fort und konzentrierte sein Studium auf die Bedeutung der Biogeographie.

Das Buch war nicht nur ein Bestseller, sondern auch eines der einflussreichsten wissenschaftlichen Bücher aller Zeiten. Es dauerte jedoch eine Weile, bis sich seine volle Argumentation durchsetzte. Innerhalb weniger Jahrzehnte akzeptierten die meisten Wissenschaftler, dass die Evolution und die Abstammung von Arten von gemeinsamen Vorfahren real waren. Aber die natürliche Auslese hatte es schwerer, Akzeptanz zu finden. In den späten 1800er Jahren bevorzugten viele Wissenschaftler, die sich Darwinisten nannten, tatsächlich eine lamarcksche Erklärung für die Art und Weise, wie sich das Leben im Laufe der Zeit veränderte. Es würde die Entdeckung von Genen und Mutationen im 20. Jahrhundert erfordern, um die natürliche Selektion nicht nur als Erklärung attraktiv, sondern unvermeidbar zu machen.


Wie kommt es zu genetischer Variation?

Genetische Variation tritt hauptsächlich durch DNA-Mutation, Genfluss (Verlagerung von Genen von einer Population in eine andere) und sexuelle Fortpflanzung auf. Da die Umwelt instabil ist, können sich genetisch variable Populationen besser an veränderte Situationen anpassen als solche, die keine genetischen Variationen enthalten.

Die sexuelle Fortpflanzung ermöglicht genetische Variationen durch genetische Rekombination. Die Rekombination tritt während der Meiose auf und bietet einen Weg zur Herstellung neuer Kombinationen von Allelen auf einem einzelnen Chromosom. Die unabhängige Sortierung während der Meiose ermöglicht eine unbegrenzte Anzahl von Kombinationen von Genen.

Die sexuelle Fortpflanzung ermöglicht es, günstige Genkombinationen in einer Population zusammenzustellen oder ungünstige Genkombinationen aus einer Population zu entfernen. Populationen mit günstigeren genetischen Kombinationen werden in ihrer Umgebung überleben und mehr Nachkommen zeugen als solche mit weniger günstigen genetischen Kombinationen.


Darwin und natürliche Selektion

Die Theorien von Charles Darwin bilden immer noch die Grundlage für unser Verständnis der natürlichen Auslese. Es wird immer noch weithin behauptet, dass die natürliche Selektion auf fünf Faktoren basiert:

Bionote

Darwin schrieb ausführlich über die Galapagos-Finken, die er während einer Forschungsreise auf der HMS . studierte Beagle. Er beobachtete sorgfältig und stellte fest, dass die unterschiedlichen Schnabelstrukturen der Finken bestimmte Vorteile oder Unterschiede bei ihrer Nahrungssuche geschaffen hatten. Einige Schnäbel wurden zum Beispiel zum Zerkleinern von Samenschalen entwickelt, andere zum Fangen von Insekten. Am engsten ist er mit seinem Studium der Finken verbunden.

  • Innerhalb einer Art gibt es natürlicherweise individuelle Variationen. Einige Organismen sind schneller, bunter, größer oder intelligenter als andere ihrer Art. Individuelle Variationen sind manchmal hilfreich, neutral oder schädlich.
  • Es werden mehr Nachkommen produziert, als überleben können, und ihr Erfolg in ihrem Leben kämpft um Nahrung, Unterkunft und einen Partner, der ihre Fähigkeit zur erfolgreichen Fortpflanzung und Weitergabe ihrer genetischen Ergänzung bestimmt.
  • Die Fortpflanzungsraten der Individuen sind ungleich oder werden aufgrund von Umweltbelastungen begünstigt.
  • Die Umweltbedingungen bestimmen den Fortpflanzungserfolg bestimmter Individuen, weil sie eine Eigenschaft besitzen, die ihnen in dieser Umgebung einen Vorteil verschafft.
  • Personen, die in der Lage sind, die notwendige Nahrung, Unterkunft zu bieten und Prädation zu vermeiden, reproduzieren sich erfolgreicher als andere. Über Generationen ändern sich die Eigenschaften der Population, wenn die Individuen, die bei der Fortpflanzung erfolgreicher sind, die Art bevölkern. Weniger erfolgreiche Typen geben nicht so viele Merkmale weiter, weil sie weniger Nachkommen haben. Im Laufe der Zeit führt das Versäumnis, sich mit einer Rate gleich oder höher als die Sterblichkeitsrate zu reproduzieren, zum Aussterben. Der Prozess, bei dem sich die Häufigkeit bestimmter Merkmale innerhalb einer Art durch ungleichmäßige Reproduktionsraten aufgrund der natürlichen Selektion ändert, wird als . bezeichnet Evolution.
Bioterms

Prädation ist eine Beziehung zwischen Arten, bei der eine Art, das Raubtier, die andere Art, die Beute, verzehrt.

In Darwins Modell verbot die natürliche Selektion einem Individuum nicht unbedingt die Fortpflanzung, sondern begünstigte eher die am besten angepassten Individuen mit einer größeren Chance zur Fortpflanzung, der Möglichkeit größerer Geburtenzahlen und der erhöhten Entwicklung und dem Überleben der Nachkommen. Die natürliche Auslese lässt also die Gesamtzahl bestimmter Mitglieder einer Population aufgrund von Umweltbelastungen sinken oder aussterben, während andere entsprechend zunehmen.

Die klassische Fallstudie zur natürlichen Selektion wurde 1952 von H. B. D. Kettlewell aufgezeichnet. In einem höchst interessanten Experiment kam er zu dem Schluss, dass ein Umwelteinfluss, Raub durch Vögel, beeinflusste die Gesamtzahl der sich fortpflanzenden Falter in Abhängigkeit von ihrer Farbe. Kettlewell arbeitete zu dieser Zeit an der Oxford University und entdeckte einen Informationssplitter aus den 1840er Jahren, 100 Jahre zuvor, der das erste Auftreten einer dunklen Morphe der gepfefferten Motte feststellte. Bis dahin wurden nur weiße oder pfefferfarbene Falter beobachtet. Er verband die Daten mit dem Beginn der Schwerindustrieproduktion in dieser Gegend. Er wusste auch, dass die Fabriken zu dieser Zeit und zu seiner Zeit täglich voluminöse schwarze Rauchwolken produzierten, die stark mit Ruß beladen waren. Er wusste auch, dass die gepfefferten Motten in ganz England verbreitet waren. Sie waren nachtaktiv und versteckten sich tagsüber auf Baumstämmen, wo sie von vielen Vogelarten gejagt wurden. Er vermutete, dass die Vögel die Motten jagten, die weniger getarnt und daher leichter zu sehen waren. Dabei bevorzugten sie den einen Morph-Typ gegenüber dem anderen, was zu ungleichen Reproduktionsraten führte, die eine Zunahme einer Mottenart gegenüber den anderen begünstigten.

Bionote

Alfred Wallace schlug zur gleichen Zeit wie Darwin auch eine Theorie der natürlichen Auslese vor Entstehung der Arten, erschienen 1859.

In seinem Experiment setzte er helle Falter in rußbedeckten Wäldern und ebenso viele dunkle Falter in normalen Wäldern frei. Er markierte jede Motte mit einem Hauch von Farbe und stellte dann Fallen für ihren Wiedereinfang. Im rußbedeckten dunklen Wald fing er meist dunkle Falter, im helleren Wald meist helle Falter wieder. Er kam zu dem Schluss, dass die ungleichen Wiedereroberungsraten auf ungleichen Raubtierraten beruhten. Um seinen Verdacht zu bestätigen, beobachtete und fotografierte er Vögel, die Motten jagen, deren Körperfarbe sich von der Umgebung abhob, während er anscheinend die eher getarnte Motte übersah. Die an die Umwelt am besten angepassten Motten überlebten und reproduzierten die anderen nicht. Kettlewells Experiment ist ein Beispiel dafür, wie Umweltbelastungen die Eigenschaften von Arten bestimmen können.

Zu dieser Zeit in der Geschichte stießen Darwins Theorien wegen ihrer Neuheit und damit verbundenen kontroversen Natur auf großen Widerstand bei anderen Wissenschaftlern und religiösen Führern. Ein Großteil der Kritik schien auf ein Missverständnis seiner Ideen zurückzuführen.


Neue Technologie enthüllt Geheimnisse des berühmten Neandertaler-Skeletts La Ferrassie 1

Rekonstruktion des Neandertalers. Bildnachweis: gemeinfrei

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Dr. Asier Gomez-Olivencia von der Universität des Baskenlandes (UPV/EHU) und dem Anthropologen Rolf Quam von der Binghamton University hat neue Erkenntnisse zu einem der berühmtesten Neandertaler-Skelette geliefert, die über 100 entdeckt wurden vor Jahren: La Ferrassie 1.

"Neue technologische Ansätze ermöglichen es Anthropologen, noch tiefer in die Knochen unserer Vorfahren zu blicken", sagte Quam. „Im Fall von La Ferrassie 1 haben diese Ansätze es ermöglicht, neue fossile Überreste und pathologische Zustände des ursprünglichen Skeletts zu identifizieren sowie zu bestätigen, dass dieses Individuum absichtlich begraben wurde.

Das ausgewachsene männliche Neandertaler-Skelett La Ferrassie 1 wurde 1909 in einer französischen Höhle zusammen mit den Überresten einer erwachsenen Frau und mehrerer Neandertaler-Kinder gefunden. Alle Skelette wurden als absichtliche Bestattungen interpretiert, und die Funde weckten damals großes öffentliches Interesse daran, wie menschenähnlich die Neandertaler waren. Insbesondere das Skelett von La Ferrassie 1 hat seit seiner Entdeckung großen Einfluss auf die Neandertalerforschung.

La Ferrassie 1 war ein alter Mann (wahrscheinlich über 50 Jahre alt), der im Laufe seines Lebens verschiedene Knochenbrüche erlitt und bei seinem Tod anhaltende Atemprobleme hatte. Bald darauf wurde er von anderen Mitgliedern seiner Gruppe in der Felsunterkunft La Ferrassie begraben, die während Jahrtausenden immer wieder von Neandertalern besetzt war. Das Skelett wurde in einer Grabgrube gefunden und auf 40.000 bis 54.000 Jahre datiert. Dieses Skelett ist sowohl wegen seiner Vollständigkeit als auch aufgrund seiner historischen Rolle bei der Interpretation der Anatomie und des Lebens des Neandertalers eines der wichtigsten Neandertaler.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Dr. Asier Gomez-Olivencia von der Universität des Baskenlandes (UPV/EHU) und dem Anthropologen Rolf Quam von der Binghamton University hat neue Erkenntnisse über eines der berühmtesten Neandertaler-Skelette geliefert, das über 100 entdeckt wurde vor Jahren: La Ferrassie 1. Kredit: Binghamton University, State University of New York

Jetzt haben Forscher einige der neuesten technologischen Ansätze angewendet, um lang gehütete Geheimnisse im Skelett dieses ikonischen Individuums zu lüften. Die Knochen wurden einem hochauflösenden microCT-Scan unterzogen, um die innere Anatomie des Schädels und mehrerer Knochen zu untersuchen. In den Scans wurden die Mittelohrknochen (Hammer, Amboss und Steigbügel) identifiziert, die durch Sedimente aus dem Höhlenboden von La Ferrassie im Schädel gehalten wurden. Dies sind die kleinsten Knochen des menschlichen Körpers und werden oft nicht in archäologischen Skeletten erhalten, aber es war möglich, virtuelle 3D-Modelle der Knochen zur Analyse zu extrahieren. Die Gehörknöchelchen sind vollständig und helfen, die Variationsbreite dieser anatomischen Region beim Neandertaler besser zu verstehen. Auch im Skelett wurden mehrere pathologische Zustände festgestellt, darunter eine Fraktur des Schlüsselbeins (Schlüsselbein), Arthritis der Wirbelsäule und leichte Skoliose. Die Forscher untersuchten auch das archäologische Material der ursprünglichen Ausgrabungen und identifizierten mehrere neue Fragmente von Wirbeln und Rippen von La Ferrassie 1.

Die Untersuchung des Originalskeletts und die Analyse des Frakturmusters des Schädels und der Röhrenknochen nach modernen forensischen Kriterien bestätigten, dass fast alle Frakturen postmortal (dh nach dem Tod) waren, als die Knochen Kollagen verloren und in situ gebrochen wurden zum Gewicht der darüber liegenden Sedimente. Dennoch wurde die anatomische Verbindung zwischen den Knochen nicht beeinträchtigt, was die ursprünglichen Beobachtungen ihrer Entdecker vor über einem Jahrhundert bestätigt, dass das Individuum von La Ferrassie 1 absichtlich von anderen Mitgliedern seiner sozialen Gruppe begraben wurde.

"Diese Einsicht spielte eine herausragende Rolle in den nachfolgenden Debatten, die noch immer auf diesem Gebiet über die kulturellen Praktiken der Neandertaler geführt werden", sagte Quam. "Die Anwendung neuer technologischer Ansätze bei der Untersuchung von La Ferrassie 1 zeigt, dass dieses ikonische Individuum über ein Jahrhundert nach seiner Entdeckung immer noch neue Einblicke in die Anatomie und das Verhalten des Neandertalers offenbart."


1859: Darwin veröffentlicht über die Entstehung der Arten und schlägt eine kontinuierliche Evolution der Arten vor

Der Erstdruck von Charles Darwins Buch, Über die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl oder die Erhaltung begünstigter Rassen im Kampf ums Leben, innerhalb weniger Tage ausverkauft. Darwin betrachtete den Band als kurze Zusammenfassung der Ideen, die er seit Jahrzehnten über die Evolution durch natürliche Selektion entwickelt hatte. Seit seiner fünfjährigen Reise in den 1830er Jahren an die südamerikanische Küste, die Galapagos-Inseln und andere Regionen auf dem britischen Schiff baute er auf seinen Ideen auf H.M.S. Beagle. Darwin hätte wahrscheinlich nicht 1859 veröffentlicht, wenn nicht Alfred Russel Wallaces Artikel über die Idee der natürlichen Auslese angespornt worden wäre. Wallace war ein junger Naturforscher, der seine Ideen während seiner Arbeit auf den Inseln des malaiischen Archipels entwickelt hatte.

Darwins explorative Umfrage zum H.M.S. Beagle hatte ihn mit einer Vielzahl lebender Organismen und Fossilien in Kontakt gebracht. Die Anpassungen, die er bei den Finken und Schildkröten auf den Galapagos-Inseln sah, trafen ihn besonders scharf. Darwin kam zu dem Schluss, dass sich Arten durch natürliche Selektion verändern, oder - um Wallaces Ausdruck zu verwenden - durch "das Überleben des Stärksten" in einer bestimmten Umgebung.

Darwins Buch erregte sofort Aufmerksamkeit und Kontroversen, nicht nur in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, sondern auch in der breiten Öffentlichkeit, die von den sozialen und religiösen Implikationen der Theorie entzündet war. Darwin produzierte schließlich sechs Ausgaben dieses Buches.

Mit der Zeit erklärte ein wachsendes Verständnis der Genetik und der Tatsache, dass Gene, die von beiden Elternteilen geerbt wurden, unterschiedliche Einheiten bleiben – auch wenn die Eigenschaften der Eltern bei ihren Kindern zu verschmelzen scheinen –, wie die natürliche Selektion funktionieren könnte und half dabei, Darwins Vorschlag zu bestätigen.

Charles Darwins Über die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl oder die Erhaltung begünstigter Rassen im Kampf ums Leben bleibt im Druck, in vielen Sprachen.


Untersuchung der Wirbeltierklassifikation

Die Schüler gruppieren Wirbeltiere und teilen ihre Argumentation bei der Klassifizierung. Sie vergleichen ihre Herangehensweise an Linnaeanische und moderne Systeme, um evolutionäre Beziehungen und die dynamische Natur der Klassifikation zu erforschen.

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1. Besprechen Sie den Zweck der Klassifizierung.
Um das Vorwissen der Schüler zur biologischen Klassifikation einzuschätzen, fragen Sie: Warum die Lebewesen der Erde klassifizieren? Akzeptieren Sie eine Vielzahl von Ideen und leiten Sie die Schüler an, zu bedenken, dass die Klassifizierung uns hilft, die Beziehungen zwischen Vorfahren und Nachfahren zu klären und es uns ermöglicht, die Evolutionsgeschichte von Lebewesen zu kartieren. Zum Beispiel kann das Vorhandensein oder Fehlen von Merkmalen Ihnen helfen, herauszufinden, wie eine Population von Organismen miteinander verwandt ist, oder kann bei der Untersuchung der Evolutionsgeschichte von ihnen helfen.

2. Beziehe das Linné-System auf evolutionäre Beziehungen.
Die Schüler werden wahrscheinlich mit dem Linné-System vertraut sein, das nach dem schwedischen Wissenschaftler Carl Linnaeus benannt ist, der das System im 18. Jahrhundert entwickelte. Sie sollten mit ihrer Hierarchie vertraut sein: Königreich, Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art. Fragen: Wie, glauben Sie, werden Organismen im Linné-System in bestimmte Kategorien eingeteilt? Erklären Sie, dass die Klassifizierung von Lebewesen auf der Anzahl gemeinsamer Merkmale basiert. Die Organismen mit den meisten gemeinsamen Merkmalen sind am engsten verwandt. Die Verwandtschaft zweier Organismen spiegelt wider, wie kürzlich sie sich von einem gemeinsamen Vorfahren getrennt haben. Alle Lebewesen sind evolutionär verwandt, wenn man weit genug in der Zeit zurückgeht. Bitten Sie die Schüler, über Eigenschaften nachzudenken, die Menschen, Affen und Streifenhörnchen gemeinsam haben, und schreiben Sie sie an die Tafel. Fragen: Was denkst du, ist dem Menschen näher verwandt, der Menschenaffe oder das Streifenhörnchen? (Menschen und Menschenaffen sind enger verwandt.) Wie erklärt das Ihrer Meinung nach ihre Beziehung zu den Vorfahren? (Beide haben sich vor relativ kurzer Zeit von einem gemeinsamen Primaten-Vorfahren, Menschen, und Streifenhörnchen in der weiter entfernten Vergangenheit von einem gemeinsamen Säugetier-Vorfahren getrennt.) Erklären Sie, dass der Mensch derzeit in der Familie der Hominidae mit den Menschenaffen lebt und beide den Raum in der Klasse Mammalia mit den . teilen Streifenhörnchen. Das erste Säugetier wiederum trennte sich von modernen Reptilien noch früher von einem alten Reptil, das der Vorfahre beider ist. Reptilien und Säugetiere gehören – zusammen mit Fischen, Vögeln und Amphibien – zum Stamm der Chordata. Alle Akkorde gehören wiederum zum Königreich Animalia, zusammen mit allen Insekten, Weichtieren und Würmern.

3. Bereiten Sie sich auf die Klassifizierungsaktivität vor.
Erklären Sie, dass die Schüler in dieser Übung Tiere nach gemeinsamen Merkmalen gruppieren und auf diese Weise versuchen, evolutionäre Beziehungen zu bestimmen. Organisieren Sie die Schüler in Dreiergruppen und geben Sie jeder Gruppe ein Blatt Metzgerpapier in Postergröße, ein ablösbares Klebeband oder Klebstoff, eine Schere und farbige Marker. Geben Sie jeder Gruppe das Handout A Grouping Challenge. Lassen Sie sie jedes der 19 Kästchen ausschneiden, Beschreibungen der wichtigsten anatomischen und Verhaltensmerkmale für 19 Wirbeltiere.

4. Lassen Sie die Schüler fünf bis neun Wirbeltiergruppen bilden.
Lassen Sie jede Gruppe die Beschreibungen lesen und überlegen, wie sie diese in nur fünf oder sogar neun Gruppen einteilen könnten. Bitten Sie die Schüler, mit farbigen Punkten zu markieren oder die gemeinsamen Merkmale hervorzuheben, die ihrer Meinung nach bei der Klassifizierung wichtig sind. Zum Beispiel können die Schüler jedes Vorkommen von „Warmblüter“ oder „Federn“ mit einer Farbe markieren, um die visuelle Anordnung zu erleichtern. Erklären Sie, dass das Ziel nicht darin besteht, eine richtige Antwort zu erhalten, sondern stattdessen eine eigene Erklärung dafür zu entwickeln, wie sie diese in Gruppen mit gemeinsamen Merkmalen einteilen würden, die am engsten miteinander verwandt zu sein scheinen. Halten Sie die Gruppen davon ab, den Gruppierungen Namen zu geben, wie Säugetiere oder Reptilien. Es ist am besten, wenn sie versuchen, sie streng nach ihren Merkmalen zu klassifizieren, anstatt sich auf Vorkenntnisse zu verlassen, wie die Klassifizierung sein soll. Lassen Sie die Schüler ihre Gruppierungen auf das Metzgerpapier kleben oder kleben und eine kurze Erklärung schreiben, warum sie so gruppiert haben.

5. Bewerten Sie die verschiedenen Klassifikationsschemata.
Lassen Sie die Schüler ihre Poster präsentieren oder machen Sie einen Poster-Spaziergang, um sich die verschiedenen Erklärungen zur Gruppierung anzusehen. Fragen: Wie ähnlich oder unterschiedlich sind die Klassifikationsschemata? Welches ist Ihrer Meinung nach am nächsten, wie Wissenschaftler diese Tiere derzeit klassifizieren? Wieso den? Führen Sie als nächstes an der Tafel diese Kategorien von Merkmalen auf, die von Wissenschaftlern festgestellt wurden, die am ehesten auf eine gemeinsame Abstammung hinweisen: Hautbedeckung, Warm-/Kaltblutigkeit, Skelettmerkmale und Anatomie sowie Fortpflanzungsmethoden. Lassen Sie die Schüler sich die Wirbeltierbeschreibungen noch einmal ansehen und alle Merkmale einkreisen, die in diese vier Kategorien fallen. Gruppen können ihre ursprünglichen Gruppierungen jetzt überdenken, da sie diese neuen Informationen haben. Befragen Sie die Klasse, wie viele Gruppen sie jetzt haben.

6. Teilen Sie die Linnaean-Klassifikation und neuere Ansätze.

Die traditionelle linnaische Klassifikation teilte diese Tiere in fünf Gruppen ein: Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere. Teilen Sie die folgenden Nummern und Namen mit:

  • Fisch: 2 – Blaufisch, 3 – Blauhai, 8 – Lungenfisch
  • Amphibien: 5 – Blaupunktsalamander, 7 – Schlammwelpe, 16 – Caecilian, 19 – Grüner Frosch
  • Reptilien: 4 – Ichthyosaurier, 6 – Blauer Rennfahrer, eine Schlange, 11 – Flugsaurier, 12 –Tyrannosaurus rex, 17 – Lederschildkröte, 18 – Blauschwanzskink, eine Eidechse
  • Vögel: 9 – Blauer Pinguin, 10 – Blauer Vogel, 15 – Blaue Ente
  • Säugetiere: 1 – Blauwal, 13 – Graue Fledermaus, 14 – Schnabeltier

Sagen Sie den Schülern, dass sie sich keine Sorgen machen sollen, wenn sie sechs oder mehr Gruppen haben, da diese Wirbeltiere heute komplexer gruppiert werden und Wissenschaftler weiterhin über Klassifizierungsfragen diskutieren. Wissenschaftler können evolutionäre Beziehungen mit einer Technologie weiter analysieren, die die Analyse von DNA ermöglicht. Fische werden heute normalerweise in 3 verschiedene Klassen eingeteilt: Chondrichthyes oder Knorpelfische (der Blauhai), Actinopterygii oder Strahlenflossen-Knochenfische (Blaufisch) und Dipnoi (Lungenfische). Zu den Reptilien gehören traditionell Schlangen, Schildkröten, Eidechsen und Krokodile sowie Flugsaurier und Dinosaurier. Heute werden Schildkröten, Krokodile sowie Schlangen und Eidechsen oft in drei verschiedene Klassen eingeteilt. Prähistorische „Reptilien“ sind noch verwirrender. Tyrannosaurus rex kann Vögeln näher sein als Reptilien, wenn man sein Skelett bedenkt und die starke Möglichkeit, dass es warmblütig war und in einem Stadium seiner Entwicklung sogar Federn hatte. Kürzlich ist es Wissenschaftlern sogar gelungen, Proteine ​​aus Tyrannosaurus Fossilien, die die Idee weiter unterstützen, dass diese gigantischen Bestien tatsächlich mehr Vögel als moderne Amphibien gewesen sein könnten. Vögel könnten tatsächlich besser als Untergruppe der Reptilien betrachtet werden. Flugsaurier könnten warmblütig mit einer pelzartigen Hautbedeckung gewesen sein, im Gegensatz zu allen heutigen Reptilien.

7. Diskutieren Sie die Herausforderungen der Klassifizierung.
Lassen Sie die Schüler ihre Ansätze mit den in Schritt 6 vorgestellten Klassifikationsschemata vergleichen. Fragen Sie: Haben Sie ursprünglich Merkmale berücksichtigt, die nicht zu diesen vier gehören: Hautbedeckung, Warm-/Kaltblutigkeit, Skelettmerkmale und Anatomie sowie Fortpflanzungsmethoden? Erklären. Diskutieren Sie die vergangenen und gegenwärtigen Herausforderungen, mit denen Taxonomen bei der Klassifizierung der Vielzahl von Lebewesen konfrontiert waren.

Erweiterung des Lernens

Heutzutage verwenden Wissenschaftler häufiger ein System namens Kladistik zur Klassifizierung, das evolutionäre Beziehungen genauer widerspiegelt als das traditionelle linnaische System. Lassen Sie die Schüler untersuchen, wie Paläontologen diesen Klassifizierungsansatz für Flugsaurier oder andere Organismen verwenden.


Ausgewählte Fakultät

Stephen Schäfer

2020 Graduate Program Chair Leadership Award

2019 Distinguished Faculty Mentoring Award des Dekans

2016 Dekanatspreis für Klima und Vielfalt

Michael Axtell

Beckman Young Investigator

Nita Bharti

Branco Weiss-Society in Science Fellow

Lehrstuhl für Huck Early Career Professur

Farbbezogene Gene helfen zu erklären, wie es so viele Arten von Grasmücken gibt

Elizabeth McGraw wurde mit Wirkung zum 1. April zur Leiterin der Abteilung für Biologie ernannt.

Das neue Zentrum für parasitäre und fleischfressende Pflanzen unter der Leitung des Biologieprofessors Claude dePamphilis beherbergt die weltweit größte formelle Forschergruppe, die diese einzigartigen Pflanzen untersucht.

An international team explores how vector-borne diseases have influenced human history, with particular attention to how they have reinforced and exacerbated racism.