Evolution für Dummies

Greg Krukonis, Tracy Barr, Susanne Katharina Hemschemeier

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2013
• ISBN drucken: 9783527708529
• eBook-ISBN: 9783527669004
• Auflage: 1
• Thema: Biowissenschaften
• Thema: Entwicklung

Von Darwin bis DNA – Ihr Wegweiser durch die Evolution

Von Ihrem Körperbau bis zu Ihrem Verhalten bei der Partnerwahl – all Ihre vererbbaren Eigenschaften sind
wie bei allen Lebewesen durch die Evolution bestimmt. Aber was ist Evolution überhaupt? Was treibt sie an? In diesem Buch erfahren Sie alles, was Sie über Evolution wissen müssen: Was genetische Variabilität ist, wie neue Arten entstehen, welchen Evolutionsvorteil soziales Verhalten bringt und vieles, vieles mehr. Greg Krukonis und Tracy Barr nehmen Sie mit auf eine spannende Reise durch die Geschichte der Evolution – von Darwins Theorie bis zu den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen.

Teil III

Was Evolution bewirkt

In diesem Teil …

Die genetische Ausstattung eines Organismus wirkt sich nicht nur auf physische Eigenschaften aus, wie etwa auf die Anzahl der Beine oder die Laufgeschwindigkeit. Die Gene bestimmen auch die sexuelle Selektion (also die Partnerwahl), das Sozialverhalten (ob oder wie gut man mit anderen klarkommt) und den eigenen Lebenszyklus (Lebensdauer, Pubertät, Anzahl an Nachkommen). Erkennen Sie den Zusammenhang? Wenn die Gene all unsere Eigenschaften beeinflussen und Evolution die Gene beeinflusst, muss es nicht nur für unser Aussehen eine evolutionsbiologische Komponente geben, sondern auch für die Art und Weise, wie wir uns verhalten und mit anderen interagieren. All das wird in diesem Teil des Buches erklärt.

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Die Evolution des Lebenszyklus

In diesem Kapitel

Lebenszyklus-Strategien

Fitness: Kompromisse und Beschränkungen

Viele Wege zur Fitness

Der Lebenszyklus (engl. life history) beschäftigt sich mit den spezifischen Details des Lebens eines Individuums und seines Fortpflanzungserfolges. Zum Lebenszyklus zählen beispielsweise Faktoren wie die Lebensdauer, das Alter der Geschlechtsreife, die Häufigkeit, mit der Nachkommen produziert werden und die Anzahl an Nachkommen insgesamt. Für Evolutionsbiologen sind die zahlreichen individuellen Lebenszyklen vor allem deshalb interessant, weil sich daraus in der Summe bestimmte Gesetzmäßigkeiten für eine ganze Art ableiten lassen.

Eine Eiche produziert in jedem Jahr sehr viele Eicheln, von denen aber nur wenige zu großen Bäumen heranwachsen werden – insgesamt vermutlich weniger als eine Handvoll. Menschen haben hingegen eine andere Strategie. Sie produzieren nur sehr wenig Nachwuchs, der aber mit etwas Glück und Investition seitens der Eltern überleben wird. Letzten Endes sind beide Strategien, so unterschiedlich sie auch sein mögen, evolutionsbiologisch erfolgreich.

Dieses Kapitel ist eine Einführung in die aktuellen Theorien zur Evolution von Lebenszyklen, die sich mit Fragen beschäftigen wie beispielsweise:

Warum kann es sinnvoll sein, sehr viele Eier gleichzeitig zu legen – unter anderen Umständen aber günstiger, oft hintereinander nur ein einziges Ei zu produzieren?

Wieso leben manche Tiere jahrzehntelang, andere aber nur für ein paar Tage?

Warum altern wir und sterben?

Evolution und Diversität der Lebenszyklen

Lebenszyklen – also die ganz persönlichen Besonderheiten der Lebensgeschichte und Reproduktionsstrategie eines Individuums – können sich von Art zu Art enorm unterscheiden. Der Vergleich der Lebensweise von Lachsen mit der von Pinguinen gibt einen kleinen Einblick in die Bandbreite verschiedener Lebenszyklen.

Lachsweibchen leben viele Jahre lang im Ozean. Dort jagen sie nach Beute und versuchen, so viel Energie wie möglich zu speichern, um dann zu ihrem Geburtsort flussaufwärts zu schwimmen und dort zu laichen. Auf ihrem Weg müssen sie starke Gegenströmungen und Hindernisse aller Art überwinden, zum Beispiel Stromschnellen oder hungrige Bären. Wenn diese Lachse am Geburtsort angekommen sind, legen sie Tausende von Eiern und sterben.

Kaiserpinguine hingegen, die einzigen terrestrischen Wirbeltiere, die (abgesehen von ein paar engagierten Wissenschaftlern) in der Antarktis überwintern, leben über 20 Jahre und produzieren Jahr für Jahr nur ein einziges Ei. Dazu nehmen sie in jedem Jahr eine gefährliche Reise zu den Brutstätten im Inland in Kauf, die oft genug eine Wanderung von 150 Kilometern und mehr bedeutet – und das mit ziemlich kurzen Beinen.

Beide Arten haben sich trotz aller Unterschiede als evolutionsbiologisch erfolgreich erwiesen, selbst wenn ihre Fitness auf anderen Strategien beruht. Sie könnten nun einwenden, dass die eine Art zu den Fischen und die andere zu den Vögeln zählt, aber das ist nicht die Ursache für diese Unterschiede. Die wenigsten Vögel leben so lange wie ein Pinguin oder legen pro Jahr nur ein Ei, und die wenigsten Fische sterben unmittelbar nach dem Laichen.

Wissenschaftler kennen die zugrunde liegenden genetischen Mechanismen und wissen, dass jeder Lebenszyklus auf vererbbaren Merkmalen basiert, die sich im Laufe der Zeit verändern oder evolvieren. Ebenso wie andere Merkmale entstehen, evolviert auch die Lebensgeschichte. Was Evolutionsbiologen vor allem interessiert, ist die Frage nach dem Warum. Wie treibt die Selektion diesen Prozess voran, und warum gibt es so viele unterschiedliche Lebensstrategien?

Basierend auf den beobachtbaren Fakten formulieren Wissenschaftler viele einleuchtende Theorien, die sich sowohl im Labor als auch in der Natur experimentell überprüfen lassen. Je größer das Verständnis für evolutionsbiologische Prozesse ist, desto deutlicher wird, warum es auf den ersten Blick so unverständlich erscheinende Vorgänge wie das Altern oder den Tod von Lebewesen gibt und geben muss.

Niemand lebt im luftleeren Raum, jeder Organismus ist in ein komplexes Netzwerk eingebunden. Der Selektionsdruck, den ein Organismus erfährt, ist eine Kombination aus biotischen (auf Lebewesen bezogenen) und abiotischen (auf die unbelebte Umwelt bezogenen) Faktoren wie der Interaktion mit anderen Lebewesen und physikalischen Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Parametern. Da jedes Individuum anders auf diese Gegebenheiten reagiert, resultiert eine enorm große Anzahl unterschiedlicher Lebenszyklen. Oder anders ausgedrückt: Jede Strategie ist für sich genommen die Beste unter den Bedingungen, unter denen sie entstanden ist – sonst hätte die Tierart ja nicht überlebt. Trotz aller individuellen Unterschiede haben Wissenschaftler einige grundsätzliche Theorien entwickelt, wie eine bestimmte Umgebung die Evolution von Lebenszyklen beeinflusst.

Bis dass der Tod uns scheidet…die Evolution der Lebensdauer

Die Evolution durch natürliche Selektion zielt darauf ab, die Fitness zu maximieren, und »Fitness« bedeutet in diesem Zusammenhang nichts anderes, als die eigenen Gene erfolgreich zu verbreiten. Auf diesem Hintergrund scheint es keine gute Idee zu sein, zu sterben – schließlich könnte man ja (zumindest theoretisch) bis in alle Zeiten Nachwuchs produzieren. Der Tod passt auf den ersten Blick nicht in das Konzept einer auf maximale Fitness und maximale Verbreitung ausgerichteten natürlichen Selektion.

Sie denken nun vielleicht, die Sache ist doch ganz einfach – wenn ich meine Gene in zukünftigen Generationen sehen will, muss ich einfach nur lange genug leben. Wenn ich lange lebe, leben meine Gene auch lange – das ist doch eine tolle Fitness? Es ist eine egoistische, wenn auch für Menschen sehr verständliche Sichtweise – Evolution funktioniert aber anders. Ewiges Leben ist in diesem Konzept nicht vorgesehen, so ungern Menschen dieser deprimierenden Tatsache ins Auge sehen. Warum aber manche Lebewesen schnell sterben, während andere sehr lange leben, können auch Evolutionsbiologen noch nicht schlüssig erklären.

Im Laufe der Evolution hat sich eine große Bandbreite von Lebensspannen entwickelt. Mammutbäume leben zum Beispiel Tausende von Jahren und damit sehr viel länger als die meisten anderen Pflanzen. Menschen können 80 Jahre und älter werden, viele Schildkröten sogar doppelt so alt, während Ihr Hausmeerschweinchen selbst mit Kraftfutter und bester Pflege höchstens acht Jahre schafft.

Warum sterben? Vor- und Nachteile aus der Sicht der Evolution

Die Vorstellung ist verlockend – Gene zu entdecken, die das Leben verlängern. Menschen mit diesen Genen könnten unendlich viel Nachwuchs produzieren (lassen wir das Thema »Überbevölkerung« mal für einen Moment außer Acht), wäre das nicht im Sinne der Evolution eine maximale Fitness? Aber bei höheren Lebewesen gibt es keine Gene für ewiges Leben, und das aus zwei Gründen:

Kompromisse: Positive Dinge haben oft eine negative Kehrseite

Risiken: Je länger das Leben dauert, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass etwas Schlechtes passiert.

Goodbye, Harriet

Biologen in aller Welt trauerten 2006 angesichts des Todes von Harriet im Alter von (geschätzten) 176 Jahren. Bei der alten Dame handelte es sich allerdings um eine Riesenschildkröte, die Charles Darwin von den Galápagos-Inseln mitgebracht haben soll. Harriets geradezu biblisches Alter beweist, dass ein Herz so lange schlagen kann – biologisch ist das machbar, bleibt aber im Tierreich (und leider auch bei Menschen) wohl eher eine Ausnahme.

Eine gern verbreitete, aber falsche Sichtweise ist, dass der Tod eine evolutionsbiologische Anpassungsreaktion ist, um Raum für jüngere und fittere Individuen zu schaffen – also dass ältere Individuen mehr oder weniger zum Wohl einer Art sterben. Das klingt zwar zunächst einleuchtend, ignoriert aber die Tatsache, dass Selektion immer nur am Individuum ansetzt – in der Evolution geht es (fast) immer nur um die Fitness des Einzelnen. Niemand stirbt gern aus Rücksicht auf andere.

Selbst wenn es Gene für rücksichtsvolles Verhalten gäbe, die für eine gesamte Art vielleicht vorteilhaft sein könnten, wären diese für das betroffene Individuum selbst von Nachteil. Denn dieses rücksichtsvolle Individuum stirbt früher und hat damit weniger Chancen, seine Gene an die Nachkommen weiterzugeben. Das Gen für »Rücksicht auf andere« würde folglich mit geringerer Frequenz an die Nachkommen vererbt und konsequenterweise irgendwann aus der Population verschwinden – genau das bedeutet ja Selektion, es bietet keinen Überlebensvorteil. Vor diesem Hintergrund gesehen ist klar, dass Generosität sich in den meisten Fällen in der Evolution nicht durchsetzen kann.

Kompromisse: Die evolutionsbiologische Kosten/Nutzen-Analyse

Jeder Lebenszyklus ist mit gewissen Kompromissen (Trade-offs) verbunden, bei denen Kosten und Nutzen einer Strategie oder eines Merkmals gegeneinander aufgerechnet werden. Jedes Lebewesen hat eine bestimmte Menge an Ressourcen, die es gezielt und mit aller Sparsamkeit möglichst optimal einsetzen kann. Energie, die in das eigene Überleben investiert wird, kann nicht in die Produktion von Nachwuchs fließen. Tiere, die unter schlechten Bedingungen frühzeitig sehr viel Nachwuchs produzieren, werden nicht lange überleben.

Wenn aber – und auch das ist eine adaptive Strategie – eine frühe Vermehrung dazu führt, dass Sie zwar sterben, aber mehr Ihrer Nachkommen überleben, bedeutet das auch einen Selektionsvorteil. Wichtig ist nur, dass möglichst viele eigene Gene an die nächste Generation weitergereicht werden. Ob dabei auch Platz für andere geschaffen wird, ist für den Selektionsvorteil ei...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Schummelseite
• Titelei
• Über die Autoren
• Inhaltsverzeichnis
• Einleitung
• Teil I Was ist Evolution?
• Teil II Wie die Evolution arbeitet
• Teil III Was Evolution bewirkt
• Teil IV Evolution und Ihre Welt
• Teil V Der Top-Ten-Teil
• Stichwortverzeichnis