Evolution und Biodiversität
Die Domäne Evolution und Biodiversität prüft, wie Variation, Selektion, Drift und Isolation allele Häufigkeiten verändern und wie daraus Anpassungen und Arten entstehen. Erwartet werden Erklärungen auf Populationsebene sowie die Analyse phylogenetischer Daten und Homologien.
Synthetische Evolutionstheorie
- Mutation und Rekombination erzeugen Variation; Selektion wirkt auf Phänotypen und damit indirekt auf Allele. Fitness bezeichnet den relativen Fortpflanzungserfolg in einer Umwelt.
- Genetische Drift ist zufällige Änderung der Allelfrequenz, besonders stark in kleinen Populationen. Genfluss entsteht durch Migration und kann Populationen angleichen.
- Hardy-Weinberg beschreibt eine idealisierte Population ohne Selektion, Mutation, Drift, Genfluss und Paarung nach Zufall. Abweichungen liefern Hinweise auf wirkende Evolutionsfaktoren.
Artbildung und Phylogenie
- Allopatrische Artbildung entsteht durch geografische Isolation, sympatrische ohne räumliche Trennung, etwa durch Polyploidie oder ökologische Spezialisierung.
- Präzygotische Isolation verhindert Paarung oder Befruchtung; postzygotische Isolation senkt Fitness oder Fruchtbarkeit der Nachkommen.
- Homologe Strukturen stammen von einem gemeinsamen Vorfahren, analoge entstehen durch Konvergenz. Phylogenetische Bäume zeigen Verwandtschaft, nicht absolutes Alter; molekulare Uhren kalibrieren Divergenzzeiten.
Koevolution und Endosymbiosetheorie
- Koevolution ist wechselseitige Selektion zwischen Arten, z. B. Blüte und Bestäuber oder Wirt und Parasit.
- Die Endosymbiosetheorie erklärt Mitochondrien und Chloroplasten durch Aufnahme prokaryotischer Zellen; Belege sind eigene DNA, 70S-Ribosomen und Doppelmembranen.
Arbeitsbeispiel
Eine rezessive Erbkrankheit tritt bei 1 von 10.000 Personen auf. Unter Hardy-Weinberg gilt q² = 0,0001, also q = 0,01 und p = 0,99. Die Trägerfrequenz ist 2pq ≈ 2 × 0,99 × 0,01 = 0,0198, also etwa 2 %. Obwohl nur 0,01 % betroffen sind, ist fast jeder fünfzigste Mensch Träger. Das ist relevant für genetische Beratung, weil Träger phänotypisch gesund sein können.
Typische Fehlerquellen
- Individuen evolvieren lassen; Evolution beschreibt Veränderungen von Populationen über Generationen.
- Selektion als zielgerichtet auf Gene darstellen; sie filtert Phänotypen in einer konkreten Umwelt.
- Homologie und Analogie verwechseln, weil beide Ähnlichkeit bedeuten, aber verschiedene Ursachen haben.
- Hardy-Weinberg ohne Prüfung der Annahmen anwenden; kleine Populationen und Selektion verletzen das Modell.