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1. Mai:
Organisationsformen Algen
Korrektur bei siphonocladal
(danke an Peter)

20. Juni
:

Symbiose
Merksatz falsch angewendet
(danke an F. Geven)
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Die Ähnlichkeit von Lebewesen kann im Grunde zwei verschiedene Ursachen haben:

 

  1. Gemeinsame Abstammung (wobei wir streng genommen ohnehin vom selben Urlebewesen abstammen)
    = Homologie
  2. Ähnliche Anpassungen, weil ähnliche Umweltbedingungen, die solche erforderten
    = Analogie

Homologie

Drei Kriterien zum Nachweisen gibt es. Trifft bereits eines davon zu, liegt Homologie vor:

  1. Kriterium der Lage:
    Wenn Strukturen in einem vergleichbaren Gefügesystem die gleiche Lage einnehmen, wie zum Beispiel die Vordergliedmaße bzw. deren Knochen bei den Wirbeltiere, dann liegt Homologie vor.
    Homologie bei Vordergliedmaßen



    Wie man sehen kann, ähneln sich der "Arm" des Menschen und der des Pferdes in seinem Grundaufbau. Die Lebewesen nutzen ihre Vordergliedmaßen aber völlig unterschiedlich, was sich auch in dieser Abbildung zeigt.
    Anders als der Mensch mit seinen fünf Fingern hat das Pferd sozusagen nur noch einen, den Mittelfinger, welchen er als Huf zur Fortbewegung nutzt.
    Die Knochen sind größer und länger geworden, Elle und Speiche sind ineinander verwachsen, damit mehr Gewicht darauf lagern kann.
    Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die Vordergliedmaßen des Menschen wie zum Klettern, Arbeiten und Jagen, also für feinere Arbeiten und die Vordergliedmaßen des Pferdes für das Tragen großen Gewichtes und zur Fortbewegung geschaffen sind.

    Die Fingerknochen des Pferdes heißen übrigens:
    Fessel-, Kron- und Hufbein





  2. Kriterium der spezifischen Qualität:
    Wenn komplex gebaute Organe in besonderen Einzelheiten ihres Aufbaus übereinstimmen, liegt Homologie vor.

    Vergleich von Wirbeltierzahn und Haischuppe
    Obwohl die Schuppe des Haifisches an ganz anderen Stellen als die Zähne von Wirbeltieren vorkommen, lässt sich trotzdem auf Homologie schließen. Zwar ist auch hier eine unterschiedliche Funktion Tatsache, aber der Aufbau der Schuppe und des Zahns ähneln sich zu sehr, als dass man von Zufall geschweige denn von Analogie ausgehen könnte. Die Geninformation ist fast identisch.

  3. Kriterium der Stetigkeit:
    Wenn Organe, die auf den ersten Blick keine große Ähnlichkeit haben, durch das Betrachten von Zwischenformen einer logischen Entwicklung zugeordnet werden können ( Progressionsreihe).

    In unserem Ohr befinden sich drei Knöchel, die essenziell für unsere Fähigkeit zum Hören sind. Auf der unteren Abbildung ist die Progressionsreihe (stark vereinfacht) dargestellt. Man erkennt, dass die Knöchel allesamt von Kieferknochen abstammen und diese sich im Laufe der Zeit zurückgebildet haben müssen.
    1. Bei den Fischen gehören die drei Knochen noch fest zum Kiefergelenk dazu.
    2. Bei den Reptilien hat sich hingegen der Hyomandibulare schon so stark zurückgebildet (Columella), dass er für das Hören eingesetzt wird und keine Bedeutung mehr für den Kieferapparat hat.
    3. Bei Säugetieren sind alle drei Knochen extrem stark zurückgebildet. Sie übernehmen keine Funktion mehr für den Kiefer und haben auch ihre Lage weiter verschoben. Sie liegen jetzt fernab des Kiefers und zueinander senkrecht.

    Jedes Lebewesen muss auf irgendeine Art und Weise atmen, damit es Sauerstoff aufnehmen und CO2 abgeben kann. Ein Transportsystem wie der Blutkreislauf ist natürlich ebenfalls notwendig, um die Gase, aber auch um Nährstoffe durch den Körper zu transportieren.
    Im Lauf der Evolution vom wechselwarmen Fisch, Amphibium und Reptil bis hin zu gleichwarmen Säugetier mussten einige Anpassungen stattfinden die an dieser Progressionsreihe aufgezeigt werden. Auf den ersten Blick wirken die Amphibien- und Reptilienblutkreisläufe nicht weniger kompliziert, doch der Blick auf die Herz- und Vorkammern zeigt, dass hier große Veränderungen stattgefunden haben.

    Warum die Kammern getrennt und zwei Kreisläufe gebildet wurden, ist einfach zu erklären:
    Je höher der Energieverbrauch bei Lebewesen ist, desto höher muss auch die Leistung des Stoffwechsels sein. Gerade bei gleichwarmen Lebewesen ist der Energieumsatz natürlich unheimlich hoch, weil der Körper ständig auf einem bestimmten Temperaturwert gehalten werden muss. Aus diesem Grund musste der Blutkreislauf so verändert werden, dass er leistungsstärker wird.
    Das sauerstoffarme und sauerstoffreiche Blut ist durch die Herzscheidwand getrennt und fließt völlig isoliert voneinander durch den Körper. Damit können mehr Zellen mit Sauerstoff versorgt und gleichzeitig mehr CO2 durch die Lungen ausgeatmet sowie O2 eingeatmet werden.

Viele Strukturen in unserem Körper sind mittlerweile funktionslos geworden, man nennt sie deshalb Rudimente. Trotzdem lassen sich dadurch Bezüge zu unseren Vorfahren herstellen und es lässt sich erahnen, wie wir früher einmal ausgesehen haben könnten.

Beispiele für Rudimente (Mann) sind u.a.:
  • Eck- und Weisheitszähne
  • Haare auf Rücken/Brust
  • Brustwarzen
  • Steißbein (aus ihm entsprang früher ein Schwanz)
  • Ohrmuskeln (manche können heute noch ihre Ohren bewegen)
  • Wurmfortsatz (Anhängsel vom Blinddarm, entzündet sich leicht)
Als Atavismus bezeichnet man heute übrigens die Fälle, bei denen durch Mutationen Merkmale von Vorfahren auftreten. Also beispielsweise bei Menschen den massiven Haarwuchs schon bei Neugeborenen (fallen normal nach wenigen Tagen aus) oder eine schwanzartige Verlängerung des Steißbeines.


Analogie

Auf den ersten Blick ist nicht zu erkennen, ob zwei Strukturen unterschiedlicher Arten homolog oder analog sind. Analogie lässt sich aber im Detail feststellen, denn wenn die Erbinformationen nicht gleich sind, müssen normalerweise auch wesentliche Unterschiede vorhanden sein.
Die Ausbildung analoger Strukturen unter ähnlichen Umweltbedingungen (= gleich gerichteter Selektionsdruck) bezeichnet man als Konvergenz.

Beispiel: Maulwurfsgrille und Maulwurf haben zwar ganz ähnliche Hände entwickelt, beide sind zum Graben auch gut geeignet, doch bei genauer Betrachtung erkennt man, dass gewichtige Unterschiede existieren. So ist die Grillenhand aus Chitin mit offenen Hämolymphräumen (dort fließt grob genommen Blut) und die Hand des Maulwurfs aus einem knöchernen Innenskelett mit einem geschlossenen Blutgefäßsystem. Eine  identische genetische Abstammung ist also so gesehen kaum möglich.

 


 

Die biogenetische Grundregel

Ernst Haeckel ist der Begründer der biogenetischen Grundregel, die er 1866 folgendermaßen beschrieb:
"Die Ontogenese ist eine kurze und schnelle Wiederholung der Stammesentwicklung" (vereinfacht)

Damit hat er auch gar nicht so unrecht, denn während unserer Entwicklung im Mutterleib bilden wir zum Beispiel kurzzeitig Anlagen für Kiemen aus, die dann aber wieder verkümmern. Auch sonst entwickeln sich bei allen Lebewesen einige Organe, die überhaupt nicht benötigt werden und im ausgewachsenen Individuum fehlen - bei anderen Arten aber durchaus benötigt werden. Daraus lässt sich auf eine gemeinsame Abstammung schließen.
Untersuchungen an homöotischen Genen ergaben, dass die Erbanlagen für Steuerstoffe der Entwicklung bestimmter Körperregionen bei vielen Lebewesen übereinstimmen. Diese DNA-Sequenzen der Entwicklungsgene bezeichnet man als Homöobox. Sie ist ein Beweis für die gemeinsame Abstammung.

Haeckel zeichnete übrigens Embryos um seine Thesen zu unterstreichen, nur tat er das sehr subjektiv, weshalb ihm manchmal der wissenschaftliche Rang abgesprochen wird. Trotzdem ist seine Kernaussage richtig. Wir durchlaufen natürlich nicht die Entwicklung vom Fisch bis zum Säugetier, aber Anlagen der verschiedenen Klassen bilden sich zumindest kurzzeitig während dem Embryonalstadium aus.
Dass ein Fisch keine Lungen ausbildet ist einleuchtend, denn stammesgeschichtlich befindet er sich noch ganz am Anfang.