Erste Versuche in der molekularen Evolutionsforschung gelangen dem Britischen Biologen G. H. Falkner um 1900. Schon dortmals schlussfolgerte er aus seinen Untersuchungen immunologischer Merkmale in Blutproben von Menschen und Menschenaffen, dass Homo sapiens mit den afrikanischen Menschenaffenlinien näher verwandt ist als mit solchen aus Asien. Nach und nach etablierten sich Methoden, wie u. a. DNA-DNA-Hybridisierung (entwickelt 1960 von R. J. Britten und D. E. Kohne), Strangbruchmethoden zur DNA-Sequenzierung (Sanger und Mitarbeiter, 1975 bis 1977) und Polymerase-Kettenreaktion (Kay Mullis und Mitarbeiter, 1983 bis 1985). Mit diesen modernen Methoden wurde es möglich, neue Techniken in der molekulare Evolutionsforschung anzuwenden.
Schon die ersten veröffentlichten Arbeiten novellierten das Bild der bestehenden Systematik. Bis heute wurden weit über 1000 Arbeiten in dieser Disziplin angefertigt und publiziert. Immer schneller werdende Computer, immer ausgefeilter werdende biochemische und molekularbiologische Untersuchungsmethoden sind dafür verantwortlich, dass die Kladistik auch in Zukunft immer größeren Einfluss in systematischen Untersuchungsmethoden bekommt.
Durch molekularbiologische und biochemische Untersuchungsmethoden der Kladistik wird heute versucht, das über Jahrhunderte bestehende System der Einordnung von Lebewesen, die klassische Systematik von Carl von Linée grundlegend zu verändern. Gerade die Linie der Arthropoden war das erste Objekt in der Novellierung ihrer systematischen Stellung.
Die Arbeit, die im Zuge meines Examens erstellt wurde, erklärt den Begriff der phyllogenetischen Stammbaumforschung (Kladistik), gibt Einblicke in Arbeitsweisen der modernen Kladistik, diskutiert die derzeitige Grenzen der phylogenetischen Stammbaumforschung, beleuchtet die Evolution des Genoms, diskutiert die Stabilität von DNA und versucht sich kritisch mit der Kladistik auseinanderzusetzen. Auf diesem Wege wünsche ich Ihnen viele neue Einblicke und Erkenntnisse in die noch teils unbekannte Welt der phyllogenetischen Stammbaumforschung.
Inhaltsverzeichnis
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- Verzeichnis der Tabellen und Abbildungen
- Einführung: Motivation dieser Arbeit.
- Kurzfassung.
- 1 Stellung der Arthropoda.
- 2 Kladistische Analysen.
- 3 Derzeitige Grenzen der phylogenetischen Stammbaumforschung im Taxon Ecdysozoa
- 3.1 Die richtigen Sequenzen.
- 3.2 Adaptive Radiation durch Umwelteinflüsse
- 3.3 Genetische Variabilität
- 3.4 Ignorierung von Alignment-Gaps als phylogenetische Informationsträger
- 3.5 Fehlende Daten über Invertebraten.
- 4 Allgemeine Methoden der Kladistik
- 4.1 Allgemeiner Ablauf phylogenetischer Analysen.
- 4.2 Kladistische Analysen von DNA-Sequenzen.
- 4.3 Computer-Algorithmen.
- 4.4 Bewertungsmaßstäbe der allgemeinen Methoden.
- 5 Evolution des Genoms.
- 5.1 Transponierbare Elemente
- 5.1.1 ,,Lebenszyklus\" transponierbarer Elemente.
- 5.2 DNA-Rearrangements.
- 5.3 DNA-Reparaturmechanismen
- 5.4 Repeats.
- 5.5 Mutationen
- 6 Horizontaler Gentransfer
- 6.1 Arten der Evolution - Sichtweise Darwins.
- 6.2 Neuere Erkenntnisse in der Evolutionsforschung.
- 6.3 Mitochondrien und Chloroplasten als semiautonome Organelle.
- 6.3.1 Evolutionärer Transfer von Genen von Mitochondrien zum Nucleus.
- 6.3.2 Horizontaler Transfer von mitochondrialen Intron-Sequenzen
- 6.4 Larvaler Transfer.
- 6.5 Sekundärer Endosymbiontenverlust.
- 6.6 Horizontaler Gentransfer zwischen verschiedenen Spezies.
- 6.7 Transfektion über Viren-DNA.
- 6.8 Transformation durch Nahrungsmittel.
- 6.9 Globale Katastrophen fördern horizontalen Gentransfer.
- 7 DNA-Stabilität.
- 7.1 Assoziation von DNA mit Mineralienoberfläche.
- 8 Diskussion und Ausblick.
- 9 Anhang
- 9.1 Glossar
- 9.2 Internetadressen.
- 9.3 Quellenverzeichnis
- 9.4 Sachwortregister.
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese wissenschaftliche Abschlussarbeit befasst sich mit den molekularbiologischen und biochemischen Techniken, die für die systematische Einordnung von Lebewesen eingesetzt werden. Insbesondere wird das Taxon Ecdysozoa anhand der Kladistik untersucht. Die Arbeit soll die Bedeutung dieser modernen Methoden für die systematische Forschung verdeutlichen.
- Entwicklung und Anwendung molekularbiologischer Methoden in der Systematik
- Die Rolle der Kladistik bei der Rekonstruktion phylogenetischer Stammbäume
- Die Herausforderungen der phylogenetischen Forschung am Beispiel der Ecdysozoa
- Evolution des Genoms und die Rolle des horizontalen Gentransfers
- DNA-Stabilität und die Auswirkungen auf die phylogenetische Analyse
Zusammenfassung der Kapitel
- Vorwort: Die Einleitung stellt die Arbeit und ihre Bedeutung für die Biologie vor. Sie beleuchtet die historische Entwicklung der molekularen Evolutionsforschung und ihre Bedeutung für die Systematik.
- 1 Stellung der Arthropoda: Dieses Kapitel beleuchtet die Position der Arthropoda im Rahmen der Systematik. Es zeigt die Verbindung zur Kladistik und ihrer Rolle in der Systematik auf.
- 2 Kladistische Analysen: Dieses Kapitel führt in die Grundlagen der Kladistik ein. Es erläutert die Prinzipien dieser Methode und deren Einsatz in der phylogenetischen Forschung.
- 3 Derzeitige Grenzen der phylogenetischen Stammbaumforschung im Taxon Ecdysozoa: Dieses Kapitel behandelt die Herausforderungen bei der Anwendung der Kladistik auf das Taxon Ecdysozoa. Es beleuchtet die Schwierigkeiten, die durch adaptive Radiation, genetische Variabilität, fehlende Daten und die Ignorierung von Alignment-Gaps entstehen können.
- 4 Allgemeine Methoden der Kladistik: Dieses Kapitel geht auf die gängigen Methoden der Kladistik ein. Es beschreibt den allgemeinen Ablauf von phylogenetischen Analysen, die Anwendung von DNA-Sequenzen, die Rolle von Computer-Algorithmen und die Bewertungsmaßstäbe der Methoden.
- 5 Evolution des Genoms: Dieses Kapitel behandelt die Mechanismen der Genomevolution, einschließlich transponierbarer Elemente, DNA-Rearrangements, DNA-Reparaturmechanismen, Repeats und Mutationen.
- 6 Horizontaler Gentransfer: Dieses Kapitel befasst sich mit dem horizontalen Gentransfer und seinen Auswirkungen auf die Evolution. Es untersucht verschiedene Arten des Transfers, einschließlich des Transfers von Genen von Mitochondrien zum Nucleus, des horizontalen Transfers von mitochondrialen Intron-Sequenzen, des larvalen Transfers, des sekundären Endosymbiontenverlusts und des horizontalen Transfers zwischen verschiedenen Spezies.
- 7 DNA-Stabilität: Dieses Kapitel beleuchtet die Stabilität von DNA und ihre Assoziation mit Mineralienoberflächen.
- 8 Diskussion und Ausblick: Dieses Kapitel fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und diskutiert deren Bedeutung für die zukünftige Forschung. Es beleuchtet die noch offenen Fragen und Herausforderungen der phylogenetischen Forschung.
Schlüsselwörter
Die Arbeit beschäftigt sich mit molekularbiologischen und biochemischen Methoden zur Systematik, insbesondere mit der Kladistik. Sie analysiert das Taxon Ecdysozoa, wobei wichtige Themen wie adaptive Radiation, genetische Variabilität, horizontale Gentransfer und DNA-Stabilität behandelt werden. Wichtige Begriffe sind DNA-Sequenzierung, phylogenetische Stammbäume, Alignment-Gaps, Transponierbare Elemente, Mitochondrien und Chloroplasten.
- Citation du texte
- Marcus Kuntze (Auteur), 2003, Molekularbiologische und biochemische Methoden zur Systematik am Beispiel Ecdysozoa, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/26539
