Evolution durch Natürliche Selektion

Aus einer evolutionsbiologischen Perspektive ist die Existenz von beinahe allem auf Selektion zurückzuführen. Durch natürliche physikalisch-chemische Prozesse werden Merkmale und Merkmalsträger einer Auslese unterzogen.

Individuen, die durch bestimmte Merkmale begünstig sind, sind in diversen Bereichen erfolgreicher als andere. Eine spezielle Tarnfarbe kann zu Erfolgen im Feindvermeiden, ein besonders ausgeprägter Geruchssinn zu Erfolgen beim Nahrungsfinden und ein besonders attraktiver Phänotyp oder reiche Ressourcen zu Erfolgen im Zeugen beziehungsweise Großziehen von Nachkommen führen.

Merkmale, die man heute an Individuen beobachten kann, dürften in der Vergangenheit einen Anpassungswert gehabt haben. War ein Individuum mit Merkmalen ausgestattet, die die Anpassung an die Umwelt erhöhten, stieg die Überlebenswahrscheinlichkeit. Auch Nachkommen, die die Eigenschaften zur erfolgreichen Anpassung geerbt hatten, hatten einen höheren Überlebens- und Fortpflanzungserfolg. Mit der Zeit breitete sich das Merkmal über eine Vielzahl von Individuen aus und wurde zum typischen Kennzeichen der Art. Ob ein Merkmal zu Überlebenserfolg oder zu Misserfolg führt, hängt von den jeweils bestehenden Umweltbedingungen ab. Tiere mit dickem Pelz haben während eines kalten Winters, im Gegensatz zu jenen mit schütterem Fell, eine höher

Überlebenswahrscheinlichkeit und können daher im nächsten Jahr mehr Nachkommen auf zeugen und aufziehen. Der Vorteil des dicken Pelzes existiert nur, wenn es auch kalte Winter gibt. Jedes Merkmal bringt nur unter bestimmten Bedingungen einen Vorteil. In einem kalten Klima einen Pelz zu haben bringt Vorteile, in einem warmen Klima bringt es eventuell sogar Nachteile (Voland, 1993).

Je nachdem, ob sich die Individuen, die an die Umwelt am besten angepasst sind, innerhalb oder außerhalb der Norm befinden, unterscheidet man stabilisierende, direktionale und disruptive Selektion (Mealey, 2000).

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Stabilisierende Selektion

Man spricht von stabilisierender Selektion, wenn die Individuen, deren Merkmalsausprägungen im Normbereich liegen, eine höhere Überlebenswahrscheinlichkeit und Fortpflanzungschance haben, als Individuen, deren Merkmalsausprägungen stark von der Norm abweichen.

Zum Beispiel haben bestimmte Vögel mit längeren bzw. kürzeren Flügeln auf Grund schlechterer aerodynamischer Flugbedingungen, Nachteilen in der Futterbeschaffung oder bei der Flucht vor Jägern, als Vögel deren Flügel Ideallänge haben. Siehe Graphik 1 Graphik 1 Stabilisierende Selektion

Blaue Linie - alte Häufigkeitsverteilung; Grüne Linie - neue Häufigkeitsverteilung

Direktionale Selektion

Man spricht von direktionaler Selektion, wenn die Individuen, deren Merkmalsausprägungen extrem über dem Normbereich liegen, eine höhere Überlebenswahrscheinlichkeit und Fortpflanzungschance habe, als jene, deren Merkmalsausprägungen unter oder im Normbereich liegen.

Tiere mit einer höheren Fluchtgeschwindigkeit als der Durchschnitt haben beispielsweise eine höhere Überlebens und Fortpflanzungswahrscheinlichkeit, da sie einem angreifenden Jäger eher entkommen können, als durchschnittlich schnell oder langsame Artgenossen.(siehe Grafik 2)

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An dieser Stelle sei auf die Red-Queen-Hypothese verwiesen. Wenn sich die Fluchtgeschwindigkeit von Beutetieren erhöht und dadurch die Überlebenschancen und folglich die Fortpflanzungswahrscheinlichkeit steigen, folglich die hohe Fluchtgeschwindigkeit an die Nachkommen vererbt wird und sich dieses Merkmal über Generationen hinweg ausbreitet, so müssen Jäger mit einer überdurchschnittlich hohen Jagdgeschwindigkeit auch eine höhere Überlebenswahrscheinlichkeit haben, da sie dadurch erfolgreicher bei der Futterbeschaffung sind.

Es kommt also zu einer ständigen selektionsbedingten Geschwindigkeitssteigerung. Graphik 2 Direktionale Selektion

Blaue Linie - alte Häufigkeitsverteilung; Grüne Linie - neue Häufigkeitsverteilung

Disruptive Selektion

Man spricht von disruptiver Selektion, wenn die Individuen, deren Merkmalsausprägungen entweder extrem über dem Normbereich oder extrem unter dem Normbereich liegen, eine höher Überlebenswahrscheinlichkeit und Fortpflanzungschance haben, als jene deren Merkmalsausprägungen im Normbereich liegen.

Zum Beispiel werden durchschnittliche Individuen einer Population durch Parasiten, Fressfeinden oder ansteckenden Krankheiten zurückgedrängt. Individuen mit seltenen Merkmalen können ökologische Nischen besetzten, und entgehen den Gefahren die von Parasiten, Fressfeinden oder ansteckenden Krankheiten ausgehen (siehe Grafik 3).

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Grafik 3

Disruptive Selektion

Blaue Linie - alte Häufigkeitsverteilung; Grüne Linie - neue Häufigkeitsverteilung

Man nimmt an, dass die Entstehung der Geschlechter auf diese Selektionsart zurückzuführen ist (Mealey, 2000).

Für ein besseres Verständnis für die Ausführungen über die Entstehung und Trennung der Geschlechter ist es notwendig Differenzierungen zu betonen. Man unterscheidet geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung. Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung ist, im Gegensatz zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung ein männlicher und ein weiblicher Geschlechtsanteil notwendig. Dabei ist es nicht zwingend, dass männliche und weibliche Geschlechtsanteile getrennt in zwei Individuen auftreten. Nach Wickler und Seibt treten zuerst Individuen auf, die sowohl männlich als auch weiblich sind, wonach sind dann im Laufe der Zeit eine Auftrennung der Geschlechter ereignet hat.

Wie könnte es zur Entstehung der Geschlechter beziehungsweise der geschlechtlichen Fortpflanzung gekommen sein? Geschlechtliche Fortpflanzung ereignet sich durch die Verschmelzung zwischen einer männlichen und einer weiblichen Keimzelle. Ungeschlechtliche Fortpflanzung ereignet sich durch Zellteilung (zum Beispiel bei Bakterien), durch Mitose (zum Beispiel bei Protisten) oder durch Knospung (zum Beispiel bei Pflanzen) Jeder Teil der aus der Aufspaltung hervorgeht wird zu einem eigenständigen Organismus. Jedem Organismus steht nur eine begrenzte Kapazität an Energie und Material für die Zeugung von Nachkommen zur Verfügung. Mit demselben Kontingent können viele kleine oder wenige große Nachkommen gezeugt werden. Je kleiner Organismen sind, desto geringer ist ihre Überlebenswahrscheinlichkeit, je größer sie sind, desto höher ist sie. Für eine

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Population ist es für ihren Fortbestand bedeutsam eine große Anzahl an Nachkommen zu besitzen. Würde ein Nachkomme sterben so wäre der Schaden für eine sehr große Population gering, da noch genügend Organismen vorhanden wären um den Fortbestand zu sichern. Es haben sich daher Arten durchgesetzt, deren Nachkommen nicht zu groß sind, jedoch auch nicht zu klein (Wickler und Seibt, 1998).

Am Beginn der höher entwickelten Lebewesen stand ein mehrzelliger Verband. Alle Zellen dieses Verbandes waren identisch, waren durch Teilung aus einer einzigen Zelle entstanden und kapselten sich gegenüber Fremden, jedoch nicht von identischen Zellen ab. Nun könnte es dazu gekommen, dass zwei Zellen aus zwei verschieden Zellverbänden Erbmaterial über Plasmabrücken ausgetauscht haben. Dadurch veränderten sich ihre Eigenschaften, und es könnte dazu gekommen sein, dass sie von den Nachbarzellen, die ursprünglich identisch waren, abgestoßen wurden und aus dem Zellverband ausgeschieden sind.

Hätten nun viele Zellen desselben Verbandes Erbmaterial mit den Zellen eines zweiten Verbandes ausgetauscht, so hätten sie den eigenen Verband nicht verlassen müssen, da sie von den sich ebenfalls veränderten Zellen nicht als Fremdlinge gesehen worden wären. Die Zellen die nicht fähig gewesen wären, Erbinformation mit dem zweiten Zellverband auszutauschen, hätten sich dann von ihrem Verband abgesetzt. Es kann also im Laufe des Austausches von Erbinformation zwischen zwei Zellverbänden automatisch zu einer Vermehrung gekommen sein. Es entstanden spezialisierte Zellen, die Keimzellen, die vom Zellverband ausgeschieden wurden und gleichzeitig der Vermehrung dieses Verbandes dienten. Die Funktion dieser Keimzellen war der Austausch von Erbinformation mit andern Zellen und gleichzeitig konnten sie sich durch Teilung Fortpflanzen. Man geht von der Existenz vieler, unterschiedlich großer Keimzellen aus. (Wickler und Seibt, 1998).

Die Entwicklung von männlichen und weiblichen Keimzellen soll im folgenden Abschnitt mit Hilfe eines Beispiels erklärt werden.

Wir nehmen hierfür an es gibt große, mäßig große, mittel große, kleine und ganz kleine Keimzellen. Je kleiner eine Keimzelle ist, desto höher ist ihre Auftretenswahrscheinlichkeit, da mit dem vorhandenen Kontingent an Energie und Material mit abnehmender Größe mehr Zellen produziert werden können. Allerdings sinkt mit der Größe auch die Überlebenswahrscheinlichkeit. Große Zellen, deren Überlebenswahrscheinlichkeit demnach hoch ist, sind treten seltener auf, als kleine Zellen.

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