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Die Entstehung neuer Arten - Referat
Hallo und herzlich willkommen zu unserer Präsentation über- die Entstehung neuer Arten und somit auch über Mutation und natürliche Selektion:
Wenn ihr euch diesen Wolf und die Hunde anschaut, könnt ihr euch vorstellen, dass die Hunde vom Wolf abstammen??? Wie kann es sein das aus dem Wolf so eine Vielfalt an Hunderassen entstand???.(Publikum) Durch Evolution.
Aber was ist eigentlich Evolution?
Das ist die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Dieser Prozess begann vor Jahrmilliarden und dauert bis heute an. Evolution erklärt, wie die ungeheure Vielfalt aller Lebewesen entstehen konnte.
Sie kommt beim Menschen, in der Tier- und Pflanzenwelt sowie bei den Mikroorganismen vor.
Aber um euch die Evolution besser zu erklären und zu veranschaulichen, haben wir uns ein Beispiel ausgedacht. Zuerst einmal ist es wichtig zu wissen, dass jedes existierende Lebewesen ein Individuum ist und dies ist wichtig für die Evolution!
Mitglieder einer Art mögen sich im Aussehen stark ähneln, doch weisen sie leicht unterschiedliche Merkmale und Eigenschaften auf. Zum Beispiel in Größe und Gewicht. Der Grund dafür ist: Jedes Lebewesen besteht aus Zellen, welche einen Zellkern besitzen. In diesem Zellkern befinden sich Chromosomen, darin befindet sich die DNA, welche die Gene (auf Bild weisen - DNA) und damit unsere Erbinformationen, enthält. z.B. blaue Augen. Und somit ist jedes Lebewesen einzigartig.
Der erste wichtige Faktor ist die Überproduktion der Nachkommen. In der Natur kann man beobachten, dass viel mehr Nachkommen gezeugt werden, als zum Überleben einer Art notwendig ist. Das heißt, auch mehr Nachkommen als in der Natur überleben können.
Der zweite Wichtige Faktor ist, die Vererbung. Das heißt, die Weitergabe der DNA an die Nachkommen . Und dabei kommen Rekombination und Mutation ins Spiel. Als Rekombination wird die zufällige Mischung der DNA zweier Individuen bezeichnet . Sie geben durch Fortpflanzung ihre Gene weiter.
Als Mutation bezeichnet man, eine dauerhafte, vererbbare Veränderung des Erbgutes.
Durch Mutation entstehen bei Tieren neue Rassen und bei Pflanzen neue Arten. Es sind zufällige Veränderungen der DNA und können positive, neutrale oder negative Merkmale hervorbringen (negativ=Krebs, neural= Augenfarbe) Mutation muss immer eine Geschlechtszelle betreffen, da nur die DNA in den Geschlechtszellen weitergegeben werden kann.
Es gibt klassischer Weise 3 Arten von Mutation.
Genmutation
Genommutation
Chromosomenmutation
Genmutation: diese Form der Mutation ist nur auf einen bestimmten Gen-Abschnitt beschränkt.
Genommutationen: Hierbei hat sich die Gesamtzahl der Chromosomen verändert.
Meiose Fehler bei der Ei- und Spermienenproduktion sind sehr oft die Ursachen für Genommutanionen.
Man unterscheidet zwei Formen bezüglich der Anomalien in der Chromosomenanzahl:
die Euploide (Normalform 46 Vhromosomen beim Menschen) und die Aneuploide (mehr oder weniger Chromosomen).
Chromosomenmutation: Bei dieser Mutation wird entweder die Zahl, die Struktur oder Die Form des Chromosom verändert. Sie entstehen, durch fehlerhafte Crossing over Ereignisse. Unter Crossing over bzw. Crossover versteht man die Übkreuzung von homologen Chromosomen bei der Meiose, die zum Bruch und zu einem Austausch von DNA-Bereichen führt. Diese Formen der Mutation „spielen eine zentrale Rolle in der biologischen Evulotion.“
Mutation ist eine der wichtigsten Evolutionsfaktoren, da sie für Artenvielfalt und Variabilität sorgt.
Das heißt, dass all das nur auf Zufall beruht. Aber wie kann das sein? Die Antwort darauf gibt die Selektion.
Selektion oder natürliche Auslese, ist ein Vorgang der von den Merkmalsausprägungen der Individuen abhängig ist. Jedes Lebewesen ist ein Individuum, das heißt, es hat bestimmte Merkmale und Eigenschaften die niemand außer ihm selbst besitzt.
Auf diese Merkmale und Eigenschaften wirken nun Umwelteinflüsse, die sogenannten Selektionsfaktoren. Das wären Fressfeinde, Parasiten, Artgenossen, Gifte, Umweltänderungen oder das Klima.
Solche Faktoren entscheiden, wer eine höhere Wahrscheinlichkeit hat zu überleben und wer nicht. Wer einen ungeeigneten „Mix“ trägt wird von der Umwelt selektiert. Wer dagegen den richtigen „Mix“ trägt, überlebt und kann sich besser fortpflanzen. Dadurch werden auch nur diese Eigenschaften weitergegeben. Es gibt verschiedene Formen der Selektion, die das Ganze zusätzlich beeinflussen:
Die erste Form ist die Richtende oder transformierende Selektion:
Durch diese Selektion wird der Genpool verändert, so dass eine Anpassung an die neuen Bedingung besser möglich ist. Dies geschieht, sobald sich die Umwelt verändert oder eine Population einen neuen Lebensraum besiedelt. Hierbei sind Formen bevorzugt, welche vom Durchschnitt abweichen.
Die nächste Form ist die Stabilisierende Selektion:
Durch diese Art der Selektion verschwinden ungewöhnliche und auch extreme Merkmale. Oft sind extreme Varianten schlechter angepasst. Deshalb werden die Durchschnittsformen bevorzugt – sie halten die Population konstant. Zum Beispiel schwankt die Körpergröße einer Population um einen Mittelwert, da so die Überlebenschance so höher ist.
Die Disruptive Selektion ist sehr selten, da bei dieser Selektion zwei Extremvarianten entstehen. Die disruptive Selektion begünstigt extreme oder ungewöhnliche Merkmalsausprägungen, so dass gewöhnliche Merkmale selektiert werden. Das kann zur Spaltung der Population und zur Bildung neuer Rassen und Arten führen.
Die letzte Form ist die Sexuelle Selektion:
Es ist eine Auslese der Männchen durch Weibchen derselben Art. Ihre Entscheidung hängt von den Eigenschaften und Fähigkeiten der Männchen ab.
Das bedeutet im Umkehrschluss, die Männchen mit den besten Eigenschaften haben den höchsten Fortpflanzungserfolg.
Wir hoffen ihr habt unser Beispiel über Mutation und Selektion verstanden. Nun stellen wir euch noch einige Beispiele vor die so in der Natur vorkommen und euch vielleicht nicht bewusst waren. Und damit hätten wir die Überleitung zu Zusammenwirkung von Mutation und Selektion geschafft!;)
Unser erstes Beispiel zur Zusammenwirkung von Mutation und Selektion beim Menschen ist Laktose-Toleranz
Dass der Körper in der Lage ist Milchzucker abzubauen, beruht auf einer Mutation. Wissenschaftler vermuten, dass diese Mutation bereits zwischen der Zeitspanne der Steinzeit und dem Beginn der Viehzucht auftrat. Durch diese Mutation war die Verdauung von natürlicher Lactase über das Säuglings- und Kindesalter hinaus möglich, was einen erheblichen Selektionsvorteil mit sich brachte.
Dadurch hatten die Menschen mehr Essen und konnten somit besser überleben und sich besser fortpflanzen. Diese Menschen haben einen positiver Selektionswert. Im Gegensatz dazu konnten die Menschen, welche nicht von dieser Mutation betroffen waren Milch nicht trinken, deshalb hatten sie weniger zu Essen und konnten sich nicht so gut fortpflanzen. Diese Menschen haben wiederum einen negativen Selektionswert. Die Fähigkeit Lactase zu verdauen breitete sich deshalb im Laufe der Zeit immer
weiter aus.
Wenn ihr euch die Bilder über diese Birkenspanner anschaut, was glaubt ihr welcher besser überlebt? (Publikum warten)
Die weißen auf den hellen Untergründen und die Schwarzen auf den Dunklen.
Von dem Birkenspanner existieren zwei Formen, eine Form mit hell gefärbten Flügeln und eine mit dunkel gefärbten Flügeln.
Birkenspanner sind normalerweise hell gefärbt und dadurch auf den Birken, deren Stamm in der Regel ebenfalls hell gefärbt ist, kaum zu erkennen. Diese Tarnung, die als Schutz vor Fressfeinden diente, versagte in Folge der Industrialisierung und damit der Luftverschmutzung. Durch Schwefeldioxid und Ruß starben die Flechten ab und zum Vorschein kam die dunkle Rinde der Bäume. Dadurch wurden die hellen Birkenspanner häufiger von Vögeln entdeckt und erbeutet.
Mit fortschreitender Industrialisierung nahmen auch die dunklen Mutanten der Birkenspanner zu. Die Wildform lebte eigentlich nur noch auf ländlichen Gebieten.
Das heißt je nach Gebiet wurden unterschiedlich viele der einen bzw. der anderen Form gefunden. Offensichtlich starben die, die sich vom Untergrund stärker abhoben schneller ab, als die die durch ihre gute Tarnung eher übersehen wurden. Dies hatte zur Folge, dass sich die besser getarnte Gruppe einfacher fortpflanzen konnte.
Wusstest dass, so ziemlich alles, was wir essen so genannte Kulturvariationen sind? Das bedeutet, dass Menschen irgendwann mal eine Wildform z.B wilde Möhren weiter gepflegt und gezüchtet haben. Fanden sie dann eine Besonderheit, wie z.B. dicke Möhren, haben sie diese immer noch weiter gepflegt und gezüchtet, um sie immer noch dicker zu machen.
Dies nennt man dann künstliche Selektion. (Die künstliche Selektion tritt auf, wenn die Menschen die Tiere und Pflanzen nach den Eigenschaften bzw. Merkmalen (höchste Gewinn) auswählen und mit diesen gezielt züchten. Es wird nicht mehr der Natur überlassen.)
Die Mutation ermöglichte in der Pflanzenzucht große Fortschritte. So wurden aus Gräsern mit kleinen Samen große und ertragreiche Getreidesorten gezüchtet. Es wäre nicht möglich ohne Pflanzenzucht und Mutation, die Weltbevölkerung zu ernähren.Außerdem sind die meisten unserer Kulturpflanzen durch Mutationen aus den wildlebenden Arten hervorgegangen.
Ein Beispiel wäre das aus der Wildtomate über 2500 Sorten entstand, aus Wildeinkorn entstanden Dinkel und andere Saatweizen und aus Wildkohl entstanden Kolrabi, Blumenkohl und Rosenkohl. Darüber erzählt euch Pati noch mehr:
Mutation und Selektion stellen besonders beim Wildkohl eine sehr eindrucksvolle und ansehnliche Arten-Palette dar.
Aus dem Wildkohl gehen die verschiedenen Arten des Kohls hervor „das sind z.B. der Grün-, Kopf-, Rosen-, Blumenkohl, Brokkoli und Kohlrabi“.
( auf dem Bild sieht man ganz links außen die Ursprungsform des Kohls, aus der dann durch Mutation und Selektion die Unterarten entstanden sind.)
Die großen Unterschiede der verschiedenen Kohlsorten sind auf eine systematische und lange Züchtung des Menschen zurückzuführen. Durch eine zufällige Mutation entstanden schon rund 3000 Jahre v. Chr. aus dem Wildkohl der Kopfkohl. Somit leistete die Evolution quasi die Vorarbeit. Danach fand durch die unbewusste Auslese des Menschen, der Fortbestand dieser Art statt. Später fand sie dann auch in Form von Züchtung statt, aus der dann einige weitere Arten entstanden sind. Aber auch durch weitere zufällige Mutationen, entstanden neue Arten, die dann vom Menschen weiter gezüchtet wurden.
Da alle Unterarten perfekt an ihre Umgebung angepasst waren, konnten sie überleben, dabei haben sie immer weiter mutiert.
Bei den Mikroorganismen kommt mittlerweile häufiger eine Antibiotikaresistenz vor als früher. Warum ist das so? Als erstes ist es wichtig zu verstehen warum man Antibiotika braucht. Wenn Bakterien einen Organismus befallen. versucht das Immunsystem den Erreger in den Griff zu bekommen. Allerdings kann es passieren, dass diese Abwehrreaktion dem Bakterienansturm nicht gewachsen ist. Es entsteht eine Infektion. Aber seit der Entdeckung des Antibiotika hat sich manches geändert: Diese Substanzen zerstören die meisten Bakterien oder schaffen eine für diese sehr ungünstige „Umgebung“. Antibiotika sind antimikrobiell wirksame Stoffwechselprodukte einfacher Pilzarten und werden zur Behandlung von Infektionskrankheiten eingesetzt.
Das ist schön und gut aber wie kann es zu einer Resistenz kommen?
Es gibt zwei Möglichkeiten:
Die Bakterien werden durch den Kontakt mit Antibiotikum resistent. Diese Antibiotika-Resistenz entsteht durch eine Mutation in den Genen der Erreger.
Die Bakterien sind schon vor dem Kontakt resistent: bei dieser Art der Resistenz würde das Antibiotikum auch niemals wirken.
Das bedeutet, die resistenten Bakterien sterben nicht ab und können sich weiter vermehren. Dadurch wird das resistente Gen sehr schnell verbreitet und bald sind alle Bakterien ebenfalls resistent (Selektion). Dies kommt häufig vor, wenn der Körper schon mehrmals mit einem bestimmten Antibiotikum in Kontakt war.
Aber warum gibt es eigentlich Resistenten? (Publikum)
Antibiotika wird auch bei der Tierzucht (Schutz vor Krankheit) und in der Nahrungsmittelproduktion verwendet. Somit steht der Mensch unter ständigem Einfluss von Antibiotika. Auch ein schneller und oft unnötiger Einsatz von Antibiotika kann dazu führen.
Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit. Wir hoffen ihr habt alles gut verstanden und ihr fandet es wenigstens ein bisschen spannend!
Kommentare zum Referat Die Entstehung neuer Arten:
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