Lerntext Evolution

Roland Heynkes, 23.11.2021

Dieser Hypertext soll möglichst verständlich erklären, was man zum Verständnis der Biologie über Evolution wissen sollte.

Karteikarten zum Auswendiglernen von Fachwörtern - pdf-Fachwörter-Liste - Vokabeln-Evolution.goodnotes

Nur bis zum 7.11.2021 verfügbar war die Fernseh-Dokumentation: "Faszination Urzeit - Verlorene Welten

Lerntext Fossilien in einfacher Sprache und zum Ausdrucken

Lerntext Erdgeschichte in einfacher Sprache

Der selbständigen Erarbeitung dieses Lerntextes dienen 3 Blöcke von Aufgaben:
  1. Übungsmodul Fossilien
  2. Übungsmodul Erdzeitalter
  3. Übungsmodul Phylogenese

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Gliederung

zum Text Links zu Fernseh-Dokumentationen aktuell in Mediatheken
zum Text Was bedeutet der Begriff Evolution?
zum Text Wir können Evolution beobachten
zum Text Wie funktioniert Evolution?
zum Text Erklärung des Zusammenhangs zwischen Mutation und Eigenschaft
zum Text Die Prinzipien der Evolution sind der Menschheit schon seit Jahrtausenden bekannt.
zum Text Was treibt die die Evolution des Menschen an?
zum Text Übungsaufgaben Fossilien
zum Text Fossilien sind Spuren lange vergangenen Lebens.
zum Text Fossilisation
zum Text vom See zur Kohle
zum Text Altersbestimmung und Einordnung von Fossilien
zum Text Leitfossilien markieren bestimmte Erdzeitalter
zum Text Massenaussterben
zum Text Übungsaufgaben Erdzeitalter
zum Text Erdzeitalter
zum Text Die Evolution des Weltalls
zum Text Die Geschichte des Lebens auf der Erde
zum Text Neandertaler
zum Text Übungsaufgaben Phylogenese
zum Text Ontogenese versus Phylogenese
zum Text Fossilisierung in der Grube Messel
zum Text Fossilien bezeugen die Stammesgeschichte
zum Text Evolution der Pferdeartigen
zum Text Evolution der Menschenartigen
zum Text Lamarck, Wallace und Darwin
zum Text Schöpfungsmythen
zum Text

Links zu Fernseh-Dokumentationen aktuell in Mediatheken nach oben

Nur bis zum 6.9.2021 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Faszination Urzeit - Verlorene Welten"

Nur bis zum 15.9.2021 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Der Neandertaler in uns (1)

Nur bis zum 16.9.2021 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Der Neandertaler in uns (2)

Nur bis zum 30.9.2021 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Das Neandertaler-Rätsel - Brudermord in der Steinzeit?

Bis zum 31.3.2024 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Der Neandertaler-Code - Rätselhafte Urzeitjäger

Bis zum 9.5.2025 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Wiege der Menschheit: Begann die Entwicklung des Menschen in Europa? (in W wie Wissen)"

Bis zum 16.8.2025 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Rätsel Mensch (1/2) Wie wir fühlen"

Bis zum 23.8.2025 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Rätsel Mensch (2/2) Wie wir denken"

Bis zum 23.8.2025 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: ""

Bis zum 28.8.2026 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Sternstunden der Evolution 1 Der Anfang von allem"

Bis zum 4.9.2026 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Sternstunden der Evolution 2 Untergang und Neubeginn"

Bis zum 11.9.2026 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Sternstunden der Evolution 3 Die großen Rätsel"

Bis zum 19.2.2027 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Sensationsfund in Brasilien - Die ersten Amerikaner"

Bis zum 14.8.2027 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Stammbaum: Die Entwicklung des Menschen - Vom Pierolapithecus zum Homo sapiens sapiens"

Bis zum 16.8.2027 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: Heilkunst der Affen - 13 Millionen Jahre alte Medizin

Bis zum 27.5.2028 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Sternstunden der Steinzeit"

Bis zum 19.8.2032 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Die ersten Menschen 1 Vom Wald in die Savanne"

Bis zum 26.8.2032 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Die ersten Menschen 2 Aus Afrika in die ganze Welt"

Bis zum 27.8.2032 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Warum der Mensch laufen lernte - Neue These widerlegt alte Vorstellungen für die Entstehung des aufrechten Gangs"

Was bedeutet der Begriff Evolution? (Lückentext 1 / Lösungen) nach oben

Evolution heißt in der Biologie der Prozess der meistens sehr langsamen Veränderung des Spektrums genetisch vererbbarer Eigenschaften innerhalb einer Spezies über Generationen hinweg.

Prozess heißt ganz allgemein ein Zeit benötigender und nach einem ungefähr vorhersehbaren Muster ablaufender Vorgang, der etwas bewirkt.

Spektrum heißt die ganze Vielfalt aller Ausprägungen einer Eigenschaft. Beispiele sind die ganze Vielfalt menschlicher Haut-, Haar- oder Augenfarben oder die Spektren der Farben bzw. Wellenlängen oder Frequenzen des Lichts.

Spezies nennt man eine Fortpflanzungsgemeinschaft von Lebewesen, die so nahe miteinander verwandt sind, dass sie miteinander fruchtbare Nachkommen bekommen können.

Das Schema stellt das Spektrum der Farben des sichtbaren Lichts dar.
Spektrum der Farben des sichtbaren Lichts
Mauricio Lucioni, CC BY-SA 4.0

Ein Beispiel für die Evolution des Menschen ist die Entwicklung der Fähigkeit, als Erwachsene Milch zu vertragen. Vor Tausenden von Jahren gab es in Europa nur einen einzigen Menschen, der auch als Erwachsener noch problemlos Milch trinken konnte. Heute können das die meisten Europäer. Diese allmähliche Durchsetzung einer Eigenschaft innerhalb der Spezies (Tierart) Mensch nennt man Evolution, weil diese Entwicklung auf einer Veränderung des menschlichen Bauplans beruht.

Im Gegensatz dazu spricht man nicht von Evolution, wenn in einer Gesellschaft nur aufgrund besserer medizinischer Versorgung die Lebenserwartung oder aufgrund eines größeren Nahrungsangebotes die Körpergröße zunimmt. Es handelt sich auch nicht um Evolution, wenn sich unsere Haut im Sommer durch Bräunung an die zunehmende Sonnen-Strahlung anpasst.

Nach der unter Laien umstrittenen, naturwissenschaftlich aber sehr gut belegten Evolutionstheorie wird Evolution dadurch ermöglicht, dass Mutationen und andere Mechanismen zu einer genetischen Variabilität einer Spezies führen. Selektionsfaktoren wie Fressfeinde, Nahrungsmangel oder hartes Klima sorgen dafür, dass eher Individuen mit besonders gut angepassten Bauplänen überleben. Das nennt man natürliche Selektion. Zusätzlich kann bei der sexuellen Fortpflanzung eine sexuelle Selektion wirken, weil die Individuen beim jeweils anderen Geschlecht bestimmte Ausprägungen wichtiger Merkmale bevorzugen. So sind Männer im Durchschnitt größer als Frauen, weil die meisten Frauen größere Männer bevorzugen und deshalb größere Männer im Durchschnitt mehr Kinder hatten.

Wir können Evolution beobachten (Lückentext 2 / Lösungen) nach oben

Das aktuell bekannteste Beispiel für beobachtbare Evolution ist die Entstehung neuer Varianten des Corona-Virus. Wenn es sich vermehrt, müssen zahlreiche Kopien seines Bauplans gemacht werden. Manchmal passieren dabei Fehler, und es entstehen Viren mit etwas veränderten Bauplänen. Solche Veränderungen nennt man Mutationen. Aufgrund der Mutationen entstehen Corona-Viren mit etwas unterschiedlichen Eigenschaften. Manche Mutanten können Menschen besser infizieren oder Impfungen sind bei ihnen weniger wirksam. Mutierte Viren können aber auch gefährlicher oder weniger gefährlich für Menschen sein. Es setzen sich immer die Virus-Varianten durch, die sich am besten vermehren können. Das nennt man Selektion. Die Selektion hat dazu geführt, dass die Corona-Viren des Typs SARS-CoV-2 immer ansteckender wurden. Außerdem werden die Impfstoffe immer weniger wirksam, weil sich die Viren am besten vermehren, die sich auch in geimpften Menschen vermehren können. Aber auf die Dauer werden die SARS-CoV-2-Viren sehr wahrscheinlich auch immer ungefährlicher, weil sie die Viren umso besser vermehren können, je weniger intensiv sie vom Menschen bekämpft werden.

Das folgende Schema zeigt naturgetreu das neue Coronavirus SARS-CoV-2. nach oben
SARS-CoV-2
Alexey Solodovnikov (Idea, Producer, CG, Editor), Valeria Arkhipova (Scientific ?onsultant), CC BY-SA 4.0
Erklärung der Farben: Cobalt = Membran, Türkis = Spike-Glykoprotein, Karminrot = E-Protein, Grün = M-Protein, Orange = Glucose.

Ein während der Corona-Pandemie zu wenig beachtetes Beispiel für eine medizinisch relevante Evolution ist die Ausbreitung Antibiotika-resistenter Bakterien. Sie töten in Deutschland jedes Jahr Tausende Menschen, weil die Pharma-Industrie keine neuen Antibiotika mehr entwickelt und die Bundesregierung weder die Phagen-Therapie zulässt, noch den Missbrauch von Antibiotika in der Landwirtschaft verbietet oder wenigstens für die notwendige Hygiene in Krankenhäusern sorgt. Die Evolution der Bakterien zu multiresistenten Bakterien ließe sich allerdings verhindern, wenn wie bei der AIDS-Therapie immer mehrere unterschiedlich wirkende Antibiotika gleichzeitig angewendet würden. Denn normalerweise kann eine neue Mutation nur vor einem Antibiotikum schützen und bietet keinen Selektions-Vorteil, wenn das mutierte Bakterium trotzdem von dem anderen Antibiotikum getötet wird.

Wie funktioniert Evolution? (Lückentext 3 / Lösungen) nach oben

Vereinfacht kann man sagen:

Mutation und Selektion sind die Ursachen der Evolution.

Mutation nennt man in der Biologie eine Änderung im Bauplan eines Lebewesens. Mutationen entstehen durch Fehler beim Kopieren des Bauplans. Manche Mutationen verändern die Aminosäuresequenz eines Proteins. Durch eine veränderte Aminosäuresequenz können die Form (Tertiärstruktur) und damit auch die Funktion des Proteins verändert werden. Außer der Funktion können Mutationen auch die Häufigkeit eines Proteins verändern. Beides bewirkt eine veränderte Eigenschaft beim mutierten Lebewesen. Es ist dann ein Mutant.

Mutanten können besser oder schlechter als ihre Artgenossen an ihre Umwelt angepasst sein. Außerdem können Mutanten ihren Artgenossen besser oder schlechter gefallen. Beides kann ihnen Vorteile oder Nachteile bei der Selektion verschaffen.

Selektion bedeutet Auslese oder Auswahl. In der Biologie unterscheiden wir verschiedene Arten der Selektion.

Beispielsweise bevorzugen weibliche Hirsche (Hirschkühe) männliche Hirsche mit großen Geweihen. Wenn aber das Geweih zu groß wird, dann kostet es den Hirsch zuviel Kraft. Außerdem kann er damit schlecht durch einen Wald laufen.

Das folgende Bild zeigt einen ausgestorbenen Riesenhirsch. nach oben
SARS-CoV-2
Pavel Riha, CC BY-SA 3.0

Solange ihre Umwelt sich nicht ändert, passen sich Spezies nur immer perfekter an sie an. Kommt es aber zu starken Änderungen der Umweltbedingungen, dann benötigen Spezies zum Überleben plötzlich andere Eigenschaften. Die natürliche Selektion ändert sich. Unter solchen Umständen sterben Spezies aus, wenn sie sich nicht schnell genug anpassen können. Im Vorteil sind dann Spezies mit großer genetischer Variabilität, denn sie vergrößert die Chance, dass einige Individuen der Spezies zufällig mit den neuen Umweltbedingungen zurecht kommen. So verschieben veränderte Umweltbedingungen das Spektrum der Eigenschaften einer Spezies.

Das Aussterben nicht ausreichend anpassungsfähiger Spezies eröffnet außerdem den überlebenden Spezies neue ökologische Nischen. Das können plötzlich ungenutzte Nahrungsquellen sein oder frei gewordene Lebensräume. Wenn dann manche Individuen einer überlebenden Spezies zufällig über geeignete Fähigkeiten verfügen, dann können sie eine frei gewordene ökologische Nische besetzen. Später werden sich ihre Nachkommen immer stärker auf diese ökologische Nische spezialisieren und im Laufe der Zeit kann auf diese Weise eine neue Spezies entstehen.

Ähnliches passierte, als vor Zigtausend Jahren durch eine zufällige Mutation Wölfe entstanden, die weniger Angst vor Menschen hatten. Die mutigeren Wölfe wagten sich in die Nähe der Menschen und fanden in deren Nahrungsresten eine neue Nahrungsquelle. Für die Menschen war das auch vorteilhaft, weil sie durch das Verhalten der relativ zahmen, aber immer noch sehr gut hörenden und riechenden Wölfe manchmal rechtzeitig vor Gefahren gewarnt wurden. Daraus entwickelte sich die enge Partnerschaft zwischen Wolf und Mensch und durch Zucht entstanden aus den zahmen Wölfen unsere heutigen Hunde-Rassen.

Eine ähnliche Entwicklung gab es auch, als im antiken Ägypten aus der wilden Falbkatze die für Menschen sehr nützliche Hauskatze entstand.

Das folgende Foto zeigt eine Falbkatze. nach oben
Falbkatze
Michal Maňas, CC BY 2.5

Heute kann man beobachten, das auch andere ehemals scheue Wildtiere ihre Angst vor Menschen verlieren. Verschiedene Wildvögel, Mäuse, Ratten, Kaninchen, Füchse und sogar die intelligenten Wildschweine haben unsere Städte erobert. Dabei haben sich die Wildschweine noch nicht erkennbar verändert. Aber schon lange gibt es besonders gut angepasste Hausmäuse.

Erklärung des Zusammenhangs zwischen Mutation und Eigenschaft (pdf) nach oben

Aufgabe zur Erarbeitung des Lernstoffes
a1 Erkläre den Zusammenhang zwischen der Hautfarbe eines Menschen und dem Lebensraum oder den Lebensräumen seiner Vorfahren!

Natürliche, sexuelle und künstliche Selektion durch Zucht bewirken, dass Lebewesen mit bestimmten Eigenschaften mehr oder weniger Nachkommen haben. Beispielsweise gibt es in der Spezies Mensch bei der Eigenschaft Hautfarbe ein breites Spektrum unterschiedlicher Ausprägungen von fast weiß bis dunkelbraun. Je näher am Äquator und je höher in den Bergen Menschen leben, desto vorteilhafter ist eine dunkle Hautfarbe, weil sie besser vor der Hautkrebs fördernden UV-Strahlung schützt. Je tiefer und näher an den Polen Menschen leben, desto vorteilhafter war bis zur Erfindung der Vitamin-D-Pillen eine helle Hautfarbe, weil sie auch bei wenig Sonnenlicht eine ausreichende Produktion von Vitamin D ermöglicht. Ursprünglich hatten alle Menschen eine mehr oder weniger dunkle Hautfarbe, weil sie in Afrika lebten. Aber immer wieder wurden und werden bis heute in Afrika Menschen geboren, deren Haut hell ist. Der Grund dafür ist eine gelegentlich spontan auftretende Mutation in einer Eizelle oder einem Spermium. Diese Mutationen können bewirken, dass in Hautzellen ein Protein entsteht, dessen Form etwas verändert ist. Andere Mutationen bewirken, dass einfach weniger von dem Protein hergestellt wird. In beiden Fällen kann es seine Aufgabe weniger gut erfüllen als die in ausreichender Menge produzierte normale Version dieses Proteins. Anstatt große Mengen dunklen Farbstoff zu erzeugen, kann dieses mutierte Protein nur noch wenig oder gar keinen Farbstoff mehr produzieren. Darum ist die Haut eines so mutierten Menschen etwas oder sehr viel heller als normal. In Afrika haben diese hellhäutigen Menschen ein Problem mit der natürlichen Selektion, denn sie bekommen oft Hautkrebs. Früher sind sie oft daran gestorben, bevor sie sich erfolgreich fortpflanzen konnten. Vielleicht spielte auch die sexuelle Selektion eine Rolle, weil die dunkelhäutigen Menschen die sehr hellhäutigen Mutanten weniger attraktiv fanden.

Ganz im Norden Afrikas hatten allerdings Mutanten mit hellerer Haut bessere Überlebenschancen. Noch besser war es für sie, wenn sie Afrika verließen und nach Norden auswanderten. Dort hatten sie sogar einen Vorteil gegenüber Menschen mit dunklerer Hautfarbe, weil diese weniger Vitamin D für starke Knochen und ein starkes Immunsystem bilden konnten. Eine Ausnahme sind die Inuit, die eine relativ dunkle Hautfarbe besitzen, obwohl ihre Haut in ihrem Lebensraum extrem wenig von Sonnenlicht beschienen wird. Für sie ist die dunklere Haut von Vorteil, weil sie später faltig wird. Und sie brauchten keine helle Haut, weil sie ausreichend Vitamin D mit ihrer traditionellen Nahrung aus Robben und Walen aufnahmen.

Vor diesem Hintergund muss man jetzt nur noch verstehen, wie eine Eigenschaft eines Lebewesens durch seinen eventuell mutierten Bauplan beeinflusst wird.

Aufgabe zur Erarbeitung des Lernstoffes
a2 Beschreibe die Aufgaben der beiden Arten von Biomolekülen in unseren Cromosomen!

Die Informationen des Bauplans stecken in der Reihenfolge (Sequenz) der 4 unterschiedlichen Bausteine, aus denen die DNA in unseren Chromosomen besteht. Das folgende Bild zeigt den gesamten, auf 46 Chromosomen verteilten Bauplan eines Mannes.

Karyogramm eines Mannes
männliches Karyogramm
National Human Genome Research Institute, public domain

Elektronenmikroskopisch höher aufgelöst sehen sie so aus:

die Geschlechtschromosomen X&Y des Menschen
X-Chromosom und Y-_Chromosom
Geo-Science-International, CC BY-SA 4.0
Man sieht im elektronenmikroskopischen Bild zwei menschliche Geschlechtschromosomen in ihrer Transportform.

Die Chromosomen bestehen aus DNA, die um Proteine gewickelt und von anderen Proteinen umgeben ist. Das folgende Bild zeigt, wie die lila dargestellte DNA um Proteine mit dem Namen Histone gewickelt ist.

Nukleosom 1AOI
Das Nucleosom 1AOI aus der Protein Data Bank
Das von mir mit Hilfe der Daten der internationalen Protein Data Bank und dem Java-Programm Jmol erzeugte Bild zeigt ein Nukleosom von der Seite, damit man sieht, wie die lila gefärbte DNA fast zweimal um Blöcke von jeweils 8 Histon-Proteinen herum gewickelt ist.

Die Proteine schützen die DNA, regulieren deren Benutzung und manchen bei Bedarf Kopien von der DNA. Die Proteine sind die Aktiven, die fast alles im Organismus regeln und machen. Aber DNA enthält die Baupläne für die Herstellung der Proteine.

Die folgende Zeichnung deutet an, wie eine DNA in einem Chromosom verpackt ist und wie sie ohne die Proteine aussieht.

Schema zur Kondensierung eines Chromosoms
Chromosom und DNA
NIH, Armin Kübelbeck, CC BY-SA 3.0
Aufgabe zur Erarbeitung des Lernstoffes
a3 Beschreibe, wofür und wie die DNA als Bauplan dient!

Normalerweise hat die DNA die von den Nobelpreisträgern James D. Watson und Francis Crick entdeckte Form einer Doppelhelix oder verdrehten Strickleiter. Die folgende Darstellung zeigt die exakten Positionen sämtlicher Atome eines DNA-Abschnittes. Für an der Chemie Interessierte ist diese Darstellung nützlich. Für Laien ist sie wohl zu verwirrend.

Molekül-Struktur der DNA-Doppelhelix (JSmol-3D-Modell)
DNA 1BNA
Rechts oben erkennt man die ringförmigen Desoxyribose-Moleküle und dazwischen je ein Phosphat-Molekül. Sich abwechselnd bilden sie das Rückrat der DNA. Im rechten Winkel dazu stehen die Basen (Nukleobasen). Gestrichelt sieht man die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Nukleobasen. Sie verbinden die beiden DNA-Stränge der DNA-Doppelhelix.
DNA 1BNA
Roland Heynkes, CC BY-SA-4.0
Beide Bilder zeigen die DNA-Doppelhelix aus etwas unterschiedlichen Blickwinkeln, damit man die Struktur besser verstehen kann. Gestrichelt sind die Wasserstoffbrückenbindungen angedeutet. Zur besseren Orientierung habe ich alle sichtbaren Phosphor-Atome orange markiert. Erstellt habe ich die Bilder mit dem Java-Programm Jmol und den Koordinaten der Sequenz 1BNA der frei zugänglichen Protein Data Bank sowie dem darin als Option angebotenen Jmol-applet des Open Source Java Viewer for chemical structures in 3D. Diese Ergebnisse meiner Nutzung frei verfügbarer Daten und Programme dürfen selbstverständlich ebenfalls von jedem völlig frei genutzt werden.

Verständlicher ist das folgende Schema. Denn es macht deutlicher, worauf es ankommt.

animiertes Schema der DNA-Doppelhelix
DNA-Doppelhelix
Richard Wheeler, CC BY-SA 3.0
Die Animation erschwert zwar die genaue Betrachtung, vermittelt dafür aber ein intuitives Gefühl für die Struktur der DNA-Doppelhelix. Dabei hilft die Farbcodierung. Kohlenstoff-Atome sind grün dargestellt, Stickstoff blau, Sauerstoff rot, Phosphor orange und Wasserstoff grau. Dadurch wirken im DNA-Rückrat Desoxyribose grünorange und Phosphat rotorange, während dazwischen die Nukleobasen blaugrün gesprenkelt aussehen.

Die folgende Zeichnung zeigt noch deutlicher, dass sich im Inneren der DNA-Doppelhelix 4 verschiedene Nukleobasen abwechseln und in ihrer Reihenfolge die Information des Bauplans enthalten, während sich in den beiden Holmen der Strickleiter Phosphat und der Zucker Ribose ganz langweilig immer abwechseln.

Strickleiter-Modell der DNA-Doppelhelix
stark vereinfachendes Schema der DNA

Die Nukleotide sind in den Nucleinsäuren (DNA und RNA) so miteinander verbunden, dass eine Art Rückgrat oder Leiterholm entsteht, in welchem sich der Zucker und die Phosphorsäure immer abwechseln. Von diesem Leiterholm stehen die verschiedenen Basen ab. Die RNA ist damit schon vollständig beschrieben, aber bei der DNA steht dem Leiterholm mit seinen abstehenden Basen ein zweiter Holm gegenüber, dessen Basen über Wasserstoffbrückenbindungen mit jeweils einer Base der anderen Seite verbunden sind. So bilden die beiden über ihre Basen verbundenen Holme eine Art Leiter oder Strickleiter.

Man sieht außerdem, wie sich die beiden Holme spiralig um einander winden. Weil man jeden einzelnen auch als Helix bezeichnen kann, nennt man den DNA-Doppelstrang auch Doppelhelix. Der Durchmesser der Doppelhelix beträgt nur ungefähr 2 Nanometer, während die Gesamtlänge der DNA in den 46 1-Chromatid-Chromosomen einer einzigen menschlichen Zelle etwa 1,8 Meter beträgt.

Dieses vereinfachte Modell wurde von einem anonymen Schweizer der public domain geschenkt.

Die folgende Darstellung zeigt die Nukleotide im Detail als Moleküle. Dadurch ist zu erkennen, dass immer eine große Nukleobase einer kleinen gegenüber stehen muss. Denn nur so entstehen im DNA-Doppelstrang keine übermäßigen Spannungen, weil er überall gleich breit ist. Die Zeichnung zeigt auch, dass Wasserstoffbrückenbindungenen nur zustande kommen, wenn die Basenpaare Adenin und Thymin oder Guanin und Cytosin heißen. Denn nur dann stehen sich an passenden Positionen jeweils ein Wasserstoffatom und ein freies Elektronenpaar eines Sauerstoff- oder Stickstoff-Atoms gegenüber.

DNA-Basenpaarungen
Schema der DNA-Basenpaarungen

In der DNA stehen sich immer nur Adenin und Thymin oder Cytosin und Guanin gegenüber. Man spricht von sich ergänzenden oder komplementären Basenpaaren. Dabei sind Adenin und Thymin jeweils durch 2 Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden. Bei Cytosin und Guanin sind es drei. Cytosin und Guanin sind deshalb fester miteinander verbunden.

Man erkennt in dieser Darstellung auch, dass die beiden Enden eines DNA-Einzelstranges (Holmes) nicht identisch sind. Man unterscheidet zwischen einem 5'-Ende und einem 3'-Ende. Dabei steht immer ein 5'-Ende des einen Einzelstranges einem 3'-Ende des Gegenstranges gegenüber.

Aus diesem Aufbau folgt, dass sich die Sequenz des einen Stranges automatisch aus der Sequenz des Gegenstranges ergibt. Für die genetische Information reicht daher ein Strang aus. Der Gegenstrang schützt allerdings die DNA vor dem Zerfall und stellt quasi eine Sicherheitskopie dar. Wird ein Strang beschädigt, kann er durch den Vergleich mit dem unbeschädigten Gegenstrang repariert werden.

Außerdem lässt diese Struktur der DNA das Potential erkennen, Kopien von DNA-Einzelsträngen herzustellen. Diese Eigenschaft der DNA wird zur DNA-Verdopplung vor einer Zellteilung sowie zur Produktion von RNA-Kopien genutzt. Letzteres nennt man Transcription, denn im Grunde wird die DNA-Vorlage Buchstabe für Buchstabe abgeschrieben. Die Buchstaben sehen nur ein wenig anders aus.

Madeleine Price Ball, CC BY-SA 3.0

Um die Sache übersichtlicher zu machen, schreiben Genetiker A statt Adenin, C statt Cytosin, G statt Guanin und T statt Thymin. Die folgende Darstellung zeigt, wie die Reihenfolge der Nukleotide in der DNA die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein bestimmt. Jeweils 3 Nukleotide bilden ein Triplett genanntes Wort, das eine von 20 unterschiedlichen Aminosäuren codiert. Diese Aminosäuren dienen als Grundbausteine (Monomere) menschlicher Proteine. Die Zuordnung von Nukleotid-Tripletts zu bestimmten Aminosäuren nennt man den genetischen Code.

Gene codieren Proteine
Gene codieren Proteine
Aufgabe zur Erarbeitung des Lernstoffes
a4 Erkläre Schritt für Schritt den Zusammenhang zwischen der Primärstruktur und der Funktion eines Proteins!

So bestimmt die Nukleotidsequenz der DNA die Aminosäuresequenz eines Proteins. Die nächste Darstellung zeigt, dass die Aminosäuresequenz als Primärstruktur eines Proteins darüber entscheidet, wo in der Aminosäurekette welche Sekundärstrukturen sich bilden. Und Sekundärstrukturen wie die Alphahelix und das ß-Faltblatt legen sich zusammen zur Tertiärstruktur genannten räumlichen Form eines Proteins. Bei vielen Proteinen setzen sich mehrere Tertiärstrukturen zu einer Quartärstruktur zusammen.

Das schrittweise Entstehen der räumlichen Form eines Proteins
Protein-Strukturniveaus
Mariana Ruiz Villarreal, Beschriftung von mir, public domain

Die Form eines Proteins bestimmt dessen Funktion. Und weil die Proteine in einem Organismus unterschiedliche Aufgaben erfüllen müssen, unterscheiden sich auch die Formen (Tertiärstrukturen) seiner Proteine. Die folgenden Darstellungen zeigen einige Proteine.

Hühner-Eiweiß-Lysozym
Hühnereiweiss-Lysozym

Links sieht man das kleine Enzym Lysozym aus Hühner-Eiweiß. Das von mir mit dem Java-Programm JMol und den hochauflösenden Daten 2VB1 der Protein Data Bank erzeugte Bild zeigt, wie sich die Kette von 129 (zur besseren Unterscheidung) unterschiedlich gefärbten Aminosäuren relativ dicht zusammen ballt.

Roland Heynkes, CC BY-SA-4.0
Schema des aus zwei Peptiden bestehenden Follikel-stimulierenden Proteins (1FL7)
FSH 1FL7
Roland Heynkes, CC BY-SA-4.0 (Anklicken des Bildes führt zu einem 3D-Modell.)
Das Bild zeigt das aus zwei großen Peptiden oder kleinen Proteinen bestehende Follikel-stimulierende Protein des Menschen. Die aus 92 Aminosäuren bestehende rote Kette ist die alpha-Untereinheit, die hellbraune Kette aus 111 Aminosäuren stellt die beta-Untereinheit dar. Außerdem sieht man als Liganden Phosphorsäure mit gelbem Phosphor und roten Sauerstoff-Atomen sowie drei Kohlenhydrat-Liganden mit grauen Kohlenstoff-Atomen. Die auf Chromosom 6 codierte alpha-Untereinheit ist auch Bestandteil der Hormone hCG (humanes Choriongonadotropin), LH (luteinisierendes Hormon) und TSH (Thyreotropin), während die auf Chromosom 11 codierte beta-Untereinheit spezifisch für FSH ist.

Quartärstruktur einer Phosphofructokinase (Datenbanknummer 3O8O)
Phosphofructokinase von Saccharomyces cerevisiae aus der Protein Data Bank

Das von mir mit Hilfe der Daten der internationalen Protein Data Bank und dem Programm Jmol erzeugte Bild zeigt einen Enzym-Komplex aus 4 Phosphofructokinase-Molekülen der Backhefe Saccharomyces cerevisiae.

AMPA-Rezeptor (5IDE)
AMPA-Rezeptor-Heterotetramer 5IDE
Roland Heynkes, CC BY-SA 4.0
rotierendes Protein (AMPA-Rezeptor)
rotierendes Protein AMPA-Rezeptor
anonym, CC BY-SA 3.0

Die Prinzipien der Evolution sind der Menschheit schon seit Jahrtausenden bekannt. nach oben

neue "Fachbegriffe":

Als Charles Darwin und Alfred Russel Wallace unabhängig von einander ihre praktisch gleichen Evolutionstheorien entwickelten, da erfanden sie nichts wirklich Neues. Denn der Menschheit waren die Prinzipien der Evolution schon seit Jahrtausenden bekannt. An verschiedenen Orten unseres Planeten hatten Steinzeitmenschen wilde Tiere und Pflanzen gezüchtet. Dabei suchten sie für die Zucht gezielt Mutanten aus, die ihnen besonders nützlich zu sein schienen. So entwickelten schon Steinzeitmenschen Kulturpflanzen und Haustiere. Zu Darwins Zeiten war das Züchten neuer Haustier-Rassen aus einzelnen Mutanten ein beliebtes Hobby. Um von dieser bekannten Praxis zur Evolutionstheorie zu kommen, musste man nur den menschlichen Züchter durch eine natürliche Umwelt ersetzen, in der sich bestimmte Mutanten besser als andere vermehrten konnten, weil sie besser angepasst waren.

Was treibt die die Evolution des Menschen an? (Lückentext 4 / Lösungen) nach oben

Alterung war ein Selektionsvorteil.

Millionen Jahre lang waren unsere frühen Vorfahren Jäger und Sammler. Aber sie wurden auch selbst von mächtigen Raubtieren gejagt. Auf der Flucht vor einem Raubtier muss man allerdings nicht unbedingt schneller als das Raubtier sein. Es reicht, schneller als das langsamste Mitglied einer Gruppe potentieller Opfer zu sein. Gemeinsam auf der Flucht waren oft Familien. Und Familien überlebten die Selektion durch Fressfeinde nur dann, wenn ihre Nachkommen überlebten. Wenn schon nicht die gesamte Familie entkommen konnte, dann war es also für das Überleben der Familie am besten, wenn der Opa gefressen wurde. In der Evolution des Menschen war es deshalb ein Selektionsvorteil, wenn die Alten weniger schnell und weniger geschickt waren als die Jungen. Wahrscheinlich hat sich die Menschheit deshalb so entwickelt, dass im höheren Alter die Kraft, die Gelenkigkeit und die Geschicklichkeit, das Gehör und die Augen nachlassen. Zusätzlich werden die meisten Menschen mit zunehmendem Alter auch noch dicker und damit eine fettere Beute für Raubtiere.

Andererseits werden Menschen relativ alt, weil Eltern mit Hilfe erfahrener Großeltern mehr Kinder bewältigen konnten.

Wenn Menschen Eltern werden, bedeutete das schon immer sehr viel Arbeit und Stress. Da war es schon immer sehr nützlich für junge Familien, wenn sie durch Großeltern und deren Erfahrung unterstützt wurden. Das ist auch bei Elephanten und Orcas so, wo die Enkel von der Erfahrung ihrer Großmütter sehr profitieren. Wahrscheinlich sind deshalb bei Elefanten, Orcas und Menschen die Großmütter besonders langlebig.

In der Evolution setzten sich Familien durch, in denen träge Menschen schneller und körperlich aktive Menschen langsamer alterten.

Solange allerdings der Opa noch körperlich hart arbeitete, war er wahrscheinlich noch nützlich für seine Familie und alterte langsamer. Heute können wir diese durch die Evolution entstandene Eigenschaft nutzen und viel länger gesund bleiben, indem wir uns vor allem im höheren Alter viel Kraftsport, Ausdauersport und Koordinationstraining fit halten. Inzwischen konnten Forschende nachweisen, dass dadurch nicht nur die Muskeln, sondern auch die Gelenke, das Immunsystem und die Knochen länger stark bleiben und dass sogar die Baupläne in den Zellen repariert werden.

Die meisten gesunden Kinder hatten und haben Menschen, die fremde Präsentierteller gut riechen konnten.

Heute werden Menschen kaum noch durch Raubtiere bedroht. Die für Menschen gefährlichsten Tiere sind heute verschiedene Arten von Mücken, die beim Blutsaugen Krankheitserreger übertragen. Sie verursachen zum Beispiel Malaria, Gelbfieber, Denguefieber oder West-Nil-Fieber. Aber auch viele von Mensch zu Mensch übertragene Infektionskrankheiten wie Masern, Grippe oder COVID-19 bedrohen unsere Gesundheit. Entscheidend für die Evolution des Menschen ist deshalb schon lange, wie gut unser Immunsystem uns vor Krankheitserregern schützt. Vor Viren schützen uns nicht nur Antikörper, sondern vor allem die T-Killerzellen. Denn sie töten Krebszellen und Zellen, in denen sich gerade Viren vermehren. Die T-Killerzellen erkennen diese gefährlichen Zellen an Bruchstücken (Peptiden) fremder Eiweiße, die gebunden an Präsentierteller auf den Zelloberflächen gezeigt werden.

Krebsentstehung

Leider können diese Präsentierteller aber nur bestimmte Eiweiß-Bruchstücke binden. Deshalb besitzen wir in unseren Bauplänen mehrere Gene für unterschiedliche MHC-1-Präsentierteller. Aber jeder Mensch besitzt ein anderes Spektrum unterschiedlicher MHC-1-Präsentierteller. Damit ein Kind möglichst viele Krankheitserreger abwehren kann, ist es sehr wichtig, dass es von seinen Eltern möglichst unterschiedliche Präsentierteller-Gene erbt. Auch darum ist es sehr wichtig, dass Eltern möglichst wenig verwandt sind.

Das Bild zeigt ein Peptid aus 5 Aminosäuren auf der Oberfläche eines menschlichen Präsentiertellers (1HHG)
Peptid auf Praesentierteller
Roland Heynkes, CC BY-SA-4.0

Bei Wirbeltieren wie dem Menschen hat sich deshalb im Verlauf ihrer Evolution die Fähigkeit entwickelt, mit Hilfe des sogenannten Vomeronasal-Organs unbewußt die Präsentierteller potentieller Sexualpartner zu riechen, die man selbst nicht produzieren kann. Weil wir mit ihnen besonders gesunde Kinder bekommen können, finden wir solche wenig mit uns verwandte andere Menschen besonders attraktiv. Auch darum ist es besonders ungesund, wenn in bestimmten Kulturen Menschen von ihren Familien oder Klans gezwungen werden, nahe Verwandte zu heiraten.

Intelligente, kreative und fleißige Jäger konnten mehr Kinder ernähren.

Verglichen mit anderen Raubtieren sind Menschen nicht sehr schnell und stark, haben nicht die schärfsten Augen und empfindlichsten Ohren und können auch nicht besonders gut riechen. Entscheidend für das Überleben des Menschen im Verlauf der Evolution waren deshalb Intelligenz, Kreativität und Fleiß. Das ist vermutlich der Grund dafür, dass Frauen bei Männern besonders großen Wert auf diese Eigenschaften legen. Im Durchschnitt haben Männer weniger Kinder, wenn sie in dieser Hinsicht wenig zu bieten haben. Höchstwahrscheinlich deshalb wurden die Menschen mit der Zeit immer intelligenter, kreativer und fleißiger.

Menschen mit einer Vorliebe für durchtrainierte Körper hatten gesündere Kinder.

Die meisten Menschen bevorzugen durchtrainierte Körper. Das ist aber keine reine Geschmacksache, sondern war im Verlauf der menschlichen Evolution von Vorteil. Forscher haben nämlich festgestellt, dass gesund ernährte, sportliche Eltern Spermien bzw. Eizellen produzieren, in denen viele für die Gesundheit der Nachkommen nützliche Gene aktiviert sind. Im Durchschnitt sind deshalb die Kinder sportlicher und sich gesund ernährender Eltern gesünder und setzen sich in der Evolution eher durch.

Menschenfrauen verdanken ihre Schönheit dem Fehlen eines Penisknochens.

Männern wird oft vorgeworfen, bei der Wahl ihrer Partnerinnen viel oberflächlicher zu sein und weniger auf die sogenannten inneren Werte zu achten. Aber das ist ungerecht, denn Männer können sich nur mit äußerlich attraktiven Frauen fortpflanzen, weil für die Fortpflanzung eine Erektion des Penis notwendig ist. Und weil Menschen im Gegensatz zu vielen anderen Säugetieren keinen Penisknochen besitzen, funktioniert der Penis nur beim Sex mit attraktiven Frauen. Dieses "Problem" hat dazu geführt, dass im Verlauf der menschlichen Evolution die Frauen immer schöner wurden. Aber schöne Mütter haben auch selten hässliche Söhne, sodass auch die Männer davon profitiert haben. Genauso haben natürlich intelligente Väter auch selten dumme Töchter. Deshalb wurden Männer und Frauen mit der Zeit äußerlich und innerlich immer attraktiver.

Frauen müssen bei der Partnerwahl viel wählerischer sein als Männer.

Frauen sind allerdings tatsächlich bei der Partnerwahl erheblich wählerischer als Männer, weil sie in eine Schwangerschaft sehr viel mehr investieren müssen als ein Mann in die Zeugung. Frauen können deshalb wesentlich weniger Kinder bekommen als Männer. Außerdem sind sie besonders von Armut bedroht, wenn sie ihre Kinder alleine versorgen müssen, weil sie sich auf einen unfähigen oder unzuverlässigen Mann eingelassen haben. Auch die Kinder allein erziehender Eltern haben einen sehr viel schwereren Start ins Leben und werden seltener erfolgreich. Darum ist es biologisch notwendig, dass Frauen auch großen Wert auf den sozialen Status des Mannes legen. Sie können keinen brauchen, der keine Familie ernähren kann.

Kinder hatten bessere Chancen, wenn ihre Eltern stark auf das Kindchenschema reagierten.

Die meisten Menschen reagieren mit Liebe und Fürsorge, wenn ein Mensch oder Tier große Augen und einen relativ großen Kopf hat und sich tolpatschig bewegt. Im Verlauf der menschlichen Evolution war diese Eigenschaften von Säuglingen und ihren Eltern erolgreich, weil dadurch Säuglinge besser versorgt wurden.

Säuglinge hatten bessere Chancen, wenn sie ihren Vätern ähnelten.

Väter sind engagierter, wenn sie sicher sind, tatsächlich die biologischen Väter ihrer Kinder zu sein. Deshalb hatten die Kinder die besten Chancen, die anfangs ihren Vätern besonders ähnelten. Wahrscheinlich betonen deshalb die Verwandten der Mütter so eifrig die Ähnlichkeit eines Kindes mit dessen mutmaßlichem Vater. Und tatsächlich sollen Säuglinge anfangs mehr ihren Vätern ähneln.

Der selbständigen Erarbeitung der folgenden 5 Kapitel dieses Selbstlern-Hypertextes dient das Übungsmodul Fossilien mit klausurähnlichen Aufgaben.

Fossilien sind Spuren lange vergangenen Lebens. (Lückentext 5 / Lösungen) nach oben

neue "Fachbegriffe":

Wahrscheinlich haben Menschen schon seit vielen Tausend Jahren gelegentlich Fossilien gefunden und über deren Bedeutung nachgedacht. Fossilien sind Strukturen, deren Formen durch Lebewesen geprägt wurden, die in früheren Erdzeitaltern lebten. Neben vielen begeisterten Amateuren werden Fossilien und die durch sie belegte Geschichte lange vergangener Spezies und Ökosysteme heute durch die Paläontologie erforscht. Diese Naturwissenschaft ersetzt das Nacherzählen von Mythen durch fortgesetzten Erkenntnisgewinn mit Hilfe der Naturwissenschaftlichen Methode. So versucht sie die Entstehung von Fossilien zu erklären und deren Alter zu bestimmen. Anhand der Fossilien versucht man zu rekonstruieren, wie die Fossile zu Lebzeiten aussahen und welche Eigenschaften und Fähigkeiten sie hatten.

Es gibt ganz unterschiedliche Arten von Fossilien. Dazu gehören in Bernstein eingeschlossene Insekten, im sibirischen Dauerfrostboden konservierte Mammuts, Skelette in Höhlen bestatteter Urmenschen, versteinerte Saurier-Knochen oder zu Kohle gewordene Pflanzenreste. Fossilien können aber auch in ganz tiefen, sauerstofffreien Schichten von Mooren, in Teerblasen oder in seit Urzeiten staubtrockenen Wüsten erhalten geblieben sein. Manche zählen zu den Fossilien sogar versteinerte Fußabdrücke von Dinosauriern.

Die anatomische Untersuchung von Fossilien wird seit wenigen Jahrzehnten zunehmend ergänzt durch das möglichst vollständige Lesen (Sequenzieren) der Baupläne (Genome) von Fossilien, und heute lebender (rezenter) Lebewesen. Je weniger Unterschiede (Mutationen) die Genome zweier Individuen oder Spezies aufweisen, desto näher sind oder waren sie miteinander verwandt. Durch den Vergleich sehr vieler Genome lassen sich Abstammungen, Verwandtschaften und Wanderungen von Vorfahren ermitteln.

Durch die Integration (das Zusammenfassen und Verknüpfen) aller verfügbaren Informationen werden die Entstehung, die evolutionäre Entwicklung und gegebenenfalls das Aussterben von Spezies nachvollziehbar.

Fossilisation (Lückentext 6 / Lösungen) nach oben

Fossilisation heißt die sich normalerweise über sehr lange Zeiträume hinziehende Entstehung eines Fossils. Dabei handelt es sich um komplexe Vorgänge und es gibt sehr unterschiedliche Arten der Fossilisation. Dazu zählen Versteinerung, Inkohlung, Mumifikation (nicht zu verwechseln mit Mumifizierung) und die Bildung von Bernstein.

Die Fossilisation oder Fossilierung beginnt mit dem Tod eines Lebewesens. Was danach passiert, hängt von den biotischen und abiotischen Umweltfaktoren ab. Meistens wird die Leiche von Aasfressern gefressen oder sie verwest vollständig, wenn Pilzen und Bakterien ausreichend Sauerstoff und Wasser zur Verfügung stehen. Fehlt das Wasser, dann trocknet die Leiche vollständig aus und wird zur Mumie. Fehlt der Sauerstoff, dann kommt es zur Fäulnis. Die ohne Sauerstoff lebenden Bakterien zersetzen die Leiche nicht vollständig. Oft bleiben dann die Knochen, manchmal aber auch Weichteile eines Körpers sehr lange erhalten. Auf ungünstig gelegenen Friedhöfen findet man dann in alten Gräbern nach Jahrzehnten sogenannte Wachsleichen. Wird eine noch nicht verweste Leiche schnell genug in Sedimente eingebettet, dann kann es zur Versteinerung kommen, indem Mineralien aus dem Sediment in den toten Körper eindringen und dort nach und nach die Biomoleküle ersetzen oder sich mit ihnen zu festem Stein verbinden. Liegt eine Leiche in einem Moor, dann wandern Säure und Gerbstoffe in den Körper ein und machen die Moorleiche auch ohne Versteinerung sehr haltbar. Liegt eine Leiche stattdessen in Eis, dann wird die Verwesung durch die Kombination aus Kälte und Mangel an flüssigem Wasser gebremst.

Oft ist die Fossilisation mit einem schleichenden Verlust der flüchtigeren Bestandteile des toten Körpers verbunden. Am schnellsten verflüchtigen sich selbstverständlich die Gase, aber mit der Zeit verlassen auch Flüssigkeiten den Leichnam. Ein extremes Beispiel dafür ist die sogenannte Inkohlung.

vom See zur Kohle (Lückentext 7 / Lösungen) nach oben

neue "Fachbegriffe":
  • Chemisches-Element = Atomsorte
  • Hochmoor = ein extrem nasses und Nährstoff-armes, von Moosen dominiertes Ökosystem, dessen Wasserversorgung nur über Regen erfolgt, weil es aufgrund ununterbrochenen Wachstums der Moose höher als die Umgebung liegt
  • Inkohlung = Umwandlung von Holz oder Torf in Kohle
  • Organisches Material
  • Moospolster = große Gruppen dicht nebeneinander stehender Moos-Pflanzen
  • Niedermoor = ein Nährstoff-reiches stehendes Gewässer, in welchem üppiger Pflanzenwuchs die offene Wasserfläche bereits reduziert hat und in dem mehr abgestorbene Pflanzenreste auf den Grund sinken, als in der selben Zeit verrotten oder verfaulen
  • Torfmoos = eine Torf bildende Moos-Spezies
  • Verlandung = natürliche Auffüllung eines stehenden Gewässers mit Organischem Material
  • Verwesung = Abbau toter tierischer Körper mit ausreichend Sauerstoff

Wasserpflanzen und Sumpfpflanzen lassen viele flache, stehende und nährstoffreiche Gewässer zu Niedermooren zuwuchern. Man nennt das Verlandung und oft entwickelt sich darauf Wald. Manchmal dominiert aber in einem Gewässer Torfmoos, welches im Gewässer den pH-Wert absenkt und dadurch konkurrierende Pflanzen verdrängt. Torfmoose sind sehr urtümliche, einfach aufgebaute Pflanzen. Sie bestehen praktisch nur aus einem langen und immer weiter wachsenden Stängel mit kleinen Blättchen. Weil die Stängel ganz weich sind, können Moos-Pflanzen nicht alleine aufrecht stehen. Stattdessen wachsen sie in dichten Moospolstern, in denen sie sich gegenseitig stützen. Gleichzeitig nehmen sie sich dadurch aber auch gegenseitig das Licht weg. Während sie darum oben um die Wette wachsen, sterben ihre älteren Abschnitte unten im Dunkeln ab. Weil die Säure und Sauerstoffmangel eine Verwesung verhindern, verwandeln sich die toten älteren Teile der Moospflanzen langsam in Torf.

Schema zur Moorentwicklung
Schema zur Moorentwicklung
Blau steht für das Grundwasser, Orange für wasserdurchlässige Erdschicht, Dunkelbraun für abgestorbenes Pflanzenmaterial, Grün für noch lebende Pflanzen.

Während die Moospflanzen immer weiter nach oben wachsen, entsteht aus einem flachen Niedermoor ein Hochmoor, das sich immer weiter nach oben wölbt und immer schwerer wird. Die langsam über Jahrtausende zunehmende Masse des Hochmoores presst den Torf im Untergrund immer stärker zusammen. Dadurch wird mit der Zeit immer mehr Wasser aus dem Torf gepresst und er verwandelt sich langsam zu Braunkohle.

An manchen Orten haben sich über Braunkohle im Verlaufe vieler Millionen Jahre dicke Schichten von Gestein aufgetürmt und den Druck enorm gesteigert. In großer Tiefe wurde es außerdem sehr warm. Unter diesen Bedingungen verließen nach und nach die Atome anderer chemischer Elemente die Kohle und die Konzentration der Kohlenstoff-Atome nahm immer weiter zu. So entstand aus Braunkohle langsam Steinkohle. Und diesen Prozess nennt man Inkohlung.

Obwohl Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel im Verlauf Hunderter Millionen Jahre aus der Kohle verschwanden, blieben trotzdem die Strukturen vieler Pflanzen und Tiere in der Kohle erhalten. So kann man in der Kohle sehen, welche Spezies es in den Wäldern, Mooren und Sümpfen gab, in denen einst Pflanzen den Kohlenstoff des Kohlenstoffdioxids in sich einbauten.

Altersbestimmung und Einordnung von Fossilien (Lückentext 8 / Lösungen) nach oben

neue "Fachbegriffe":
  • Elektron = negativ geladenes Teilchen in einer Atomhülle oder einem Metall
  • Energieniveau = Energiegehalt eines Elektrons
  • Halbwertzeit = Zeitspanne die vergeht, bis die Hälfte eines radioaktiven Stoffes zerfallen ist
  • Infrarotstrahlung = elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen, die etwas größer sind als die des für Menschen sichtbaren Lichts
  • Isotop = Variante eines chemischen Elements, die sich nur in der Anzahl der Neutronen von anderen Isotopen des selben chemischen Elements unterscheidet
  • Jahresring = in einem Jahr gewachsene Holzschicht eines Baumes
  • Leitfossil = ein für ein bestimmtes Erdzeitalter typisches Fossil
  • Material = Werkstoff, aus dem etwas hergestellt oder mit dem gearbeitet wird oder wurde
  • radioaktiv = instabil, manchmal zerfallende Atome, die beim Zerfall bestimmte Teilchen und/oder elektromagnetische Strahlung abgeben
  • Radiokarbonmethode = Methode der Altersbestimmung für 300 bis 60.000 Jahre altes Organisches Material anhand des Zerfalls radioaktiver Kohlenstoff-Atome
  • Stammesgeschichte = Entwicklung einer oder aller Spezies im Verlauf der Evolution
  • Strahlungsenergie = in elektromagnetischer Strahlung enthaltene Energie

Oft ist den Geologen das Alter der Gesteinsschicht bekannt, in welcher ein Fossil gefunden wurde. Sonst erfolgen die Altersbestimmung und die Einordnung von Fossilien in die Stammesgeschichte am besten durch eine Kombination unterschiedlicher Methoden.

Entstanden Fossilien aufgrund eines Vulkanausbruchs, dann speicherte die nur für kurze Zeit flüssige Lava die damalige Ausrichtung des Erdmagnetfeldes.

Helfen können auch in der selben Schicht gefundene Leitfossilien (z.B. Pollenkörner), von denen man schon weiß, von wann bis wann sie lebten.

Sind Fossilien nicht mehr als 600.000 Jahre alt, dann kann man den Restgehalt des zu Lebzeiten aufgenommen radioaktiven Kohlenstoff-Isotops 14C messen (Radiokarbonmethode). Man kann zur direkten Altersbestimmung aber auch andere Isotope mit anderen Halbwertzeiten benutzen.

Vergleiche von Jahresringmustern uralter Baumstämme ermöglichen eine sehr genaue Altersbestimmung. Der Hohenheimer Jahrringkalender reicht 12.481 Jahre zurück und widerlegt damit den aus einer wörtlichen Bibelauslegung stammenden Glauben, die Erde sei keine 7.000 Jahre alt.

Radioaktive und kosmische Strahlung können Elektronen auf ein höheres Energieniveau anheben. In manchen Festkörpern bleiben die angeregten Elektronen auf diesem erhöhten Energieniveau, bis das Material stark erhitzt oder Licht ausgesetzt wird. Je länger das Material weder Licht noch Hitze ausgesetzt war, desto mehr angeregte Elektronen enthält es. Erhitzt man im Labor eine Probe oder beleuchtet sie mit Infrarotstrahlung, dann fallen die angeregten Elektronen auf ein niedrigeres Energieniveau zurück. Dabei wird Strahlungsenergie frei, die man messen kann. Je mehr Strahlung man misst, desto länger war das Material weder Licht noch Hitze ausgesetzt. Lagen Fossilien in diesem Material, dann lässt sich mit dieser Thermolumineszenzdatierung genannten Methode das Alter der Fossilien für Zeiträume bis 100.000 Jahre mit einer Genauigkeit von etwa +/-10% bestimmen.

Leitfossilien markieren bestimmte Erdzeitalter nach oben

Von einigen Spezies findet man sehr viele Fossilien in ganz bestimmten Bodenschichten. Das kommt daher, dass diese Spezies in bestimmten Erdzeitaltern relativ plötzlich entstanden, sich stark vermehrten und ausbreiteten, dann aber relativ plötzlich ausstarben. Weil solche Spezies typisch für jeweils ganz bestimmte Erdzeitalter waren, nennt man ihre Fossilien Leitfossilien, denn mit ihrer Hilfe kann man bestimmte Gesteinsschichten bestimmten Erdzeitaltern zuordnen.

Trilobiten sind Leitfossilien des Erdaltertums nach oben
Paralejurus-Trilobit
Micha L. Rieser, CC BY-SA 3.0
Trilobiten lebten laut Wikipedia etwa vor 521-251 Millionen Jahren. Weil ihre aus Calcit bestehenden Exoskelette besonders haltbar waren, blieben von ihnen fast weltweit viele Fossilien erhalten. Darum sind Trilobiten Leitfossilien für das Paläozoikum und darin besonders für das Kambrium.

Im Erdmittelalter (Mesozoikum) lebten Dinosaurier und in den Meeren außerdem sogenannte Ammoniten, von denen besonders viele Fossilien erhalten blieben. Deshalb gelten sie als Leitfossilien für das Mesozoikum. Findet man sie in einer Bodenschicht, dann kann man diese dem Erdmittelalter zuordnen.

Ammoniten sind Leitfossilien des Erdmittelalters nach oben
Ammoniten
Wolfgang Sauber, CC BY-SA 3.0

Ammoniten gab es schon ab dem Devon. Die für Leitfossilien typische weite Verbreitung und Artenvielfalt erreichten sie aber erst im zum Erdmittelalter (Mesozoikum) gehörenden Erdzeitalter Trias.

Anzahlen bekannter Ammoniten-Gattungen in verschiedenen Erdzeitaltern nach oben
396
anonym, CC BY-SA 3.0

Massenaussterben (Lückentext 9 / Lösungen) nach oben

Nur bis zum 7.11.2021 verfügbar ist die Fernseh-Dokumentation: "Faszination Urzeit - Verlorene Welten

neue "Fachbegriffe":

Massenaussterben nennt man ein großes Artensterben in einem relativ kurzen Zeitraum. Das können wenige Jahre sein, aber im Zusammenhang mit den Erdzeitaltern können auch mehrere Hunderttausend Jahre als relativ kurzer Zeitraum gelten. Aktuell befinden wir uns in einem Erdzeitalter, das von Ökologen Anthropozän genannt wird, weil die Menschheit unseren Planeten schon ähnlich stark wie ein Asteroideneinschlag verändert und in relativ kurzer Zeit massenhaft andere Spezies ausgerottet hat.

Diagramm Kambrium Ordovizium Silur Devon Karbon Paläogen Neogen Or-Si o.De Cap Pe-Tr Tr-Ju Kr-Pa H
Martin Smith?, CC BY-SA 3.0
Or-Si = Das Massenaussterben am Ende des Erdzeitalters Ordovizium führte zum Beginn des Erdzeitalters Silur, o.De = Massenaussterben gegen Ende des Erdzeitalters Devon, Cap = kleineres Massenaussterben Capitanian am Ende des Guadalupiums, Pe-Tr = Massenaussterben an der Perm-Trias-Grenze, Tr-J = Massenaussterben an der Trias-Jura-Grenze, Kr-Pa = Massenaussterben an der Kreide-Paläogen-Grenze, H = aktuelles Massenaussterben

Das letzte und bekannteste ganz große Artensterben begann vor rund 66 Millionen Jahren mit einem etwa 10-15 km großen und schätzungsweise 72.000 km/h schnellen Asteroiden, der an der heutigen nördlichen Küste der mexikanischen Halbinsel Yucatán einschlug und mit der Wucht von mindestens 200 Millionen Hiroshima-Atombomben explodierte. Er soll ein anfangs mehr als 30 km tiefes Loch in die Erdkruste geschlagen und einen Teil des Materials sogar bis ins Weltall geschleudert haben. Die Druckwelle, gigantische Tsunamis, weltweite Brände und eine für Monate verdunkelte Sonne bewirkten das Aussterben der großen Dinosaurier und schätzungsweise 70-75% aller Spezies. Damit begann ein neues Erdzeitalter, dass man früher Tertiär nannte. Heute sprechen die Geologen vom damals beginnenden System Paläogen oder von der Serie Paläozän. Dieses große Aussterben machte ökologische Nischen frei, in die hinein sich neue Spezies entwickelten. Dazu zählen besonders die Säugetiere und Vögel als Nachfolger der Dinosaurier. Allerdings werden die Vögel heute mindestens als direkte Nachkommen bestimmter Raubsaurier betrachtet. Von den damals entstandenen Spezies existieren einige heute noch nahezu unverändert. Die Stammbäume der meisten der sogenannten lebenden Fossile reichen aber um ein Vielfaches weiter zurück.

Wenn sich Ökosysteme nicht zu schnell verändern, dann bewirkt die Evolution, dass sich die meisten Spezies anpassen und überleben. Das kann aber nicht funktionieren, wenn Ökosysteme vernichtet werden. Selbst die anpassungsfähigsten Großsaurier hatten keine Chance, als ein Asteroid ihre Nahrungsgrundlage vernichtete. Und die Spezies eines Urwaldes können sich nicht anpassen, wenn Menschen den Wald abholzen oder abbrennen. Laut Bundesumweltamt haben Menschen schon 37% der gesamten festen Erdoberfläche in landwirtschaftlich genutzte Flächen umgewandelt. Wälder bedecken nur noch 29% der Landfläche und davon sind auch nur noch 36% naturbelassene Wälder. Früher konnten auch auf landwirtschaftlichen Nutzflächen noch relativ viele Pflanzen- und Tierarten leben. Aber heute werden fast alle Tiere und Pflanzen durch die industrielle Landwirtschaft vergiftet oder sie verhungern in riesigen Monokulturen. Obwohl zumindest in Deutschland fast alle Menschen Tiere lieben, nimmt auch bei uns die Zahl der Wildtiere und Wildtier-Spezies ständig ab. Stattdessen werden unzählige Nutztiere unter schrecklichen Bedingungen gemästet und geschlachtet. Und weltweit verbraucht die Futtermittel-Produktion fast viermal soviel Ackerfläche wie die Erzeugung von Nahrungsmitteln für die Ernährung von Menschen. Hinzu kommt noch das Problem der Bebauung und Versiegelung von Flächen, auf denen vorher Wälder, Weiden, Felder oder wenigstens einigermaßen natürliche Gärten waren. Kaum jemand hat Spaß an der Vernichtung der Natur, aber fast alle menschlichen Gesellschaften tun es. Dank der Evolution konnte sich das Leben bisher an noch jeden Klimawandel anpassen. Aber die direkte Vernichtung natürlicher Lebensräume lässt der Evolution anderer Spezies keine Chance.

Der selbständigen Erarbeitung der nächsten 3 Kapitel dieses Selbstlern-Hypertextes dient das Übungsmodul Erdzeitalter mit klausurähnlichen Aufgaben.

Erdzeitalter nach oben

Zum Verständnis der Evolution muss man nicht sämtliche Feinheiten der längst noch nicht abgeschlossenen Einteilung der Erdzeitalter kennen. Aber ein ganz grober Überblick und eine ungefähre Einordnung einiger Erdzeitalter können nicht schaden, weil sie im Zusammenhang mit wichtigen Fossilien genannt werden. Im HTML-Bio-Glossar liefere ich deshalb Informationen über einige aus der Geologie übernommene Fachbegriffe: Äon, Ära, Archaikum, Devon, Eozän, Hadaikum, Kambrium, Kreide, Miozän, Oligozän, Paläogen, Phanerozoikum, Präkambrium, Proterozoikum, Quartär und Trias. Im Internet findet man eine detaillierte Karte. Wer es nicht ganz so genau wissen will, mag sich stattdessen mein Schema ansehen.

Schema der Erdzeitalter

Das folgende Schema bildet die Erdzeitalter auf einem Kreis so ab, dass ihre relativen Längen erkennbar sind. Auch wichtige Entwicklungen der Evolution lassen sich so besser zeitlich einordnen.

Erdzeitalter und wichtige Entwicklungen der Evolution nach oben
Erdzeitalter und wichtige Entwicklungen der Evolution
anonym, CC0 1.0, angepasst
Schema zum Zusammenhang zwischen Evolution und Sauerstoff-Konzentration
Schema Zeitskala der Evolution
Entwicklung des Weltklimas während der letzte 541 Millionen Jahre nach oben
Entwicklung der Welttemperatur
Christopher R. Scotese, CC BY-SA 4.0

Biozönosen sind Lebensgemeinschaften in Ökosystemen. Ein Beispiel sind alle Lebewesen in einem Wald. Aus Tierfilmen kennen wir alle die Pflanzen, Tiere und Pilze in heutigen Wäldern. Vor vielen Hunderten Millionen Jahren gab es auch schon Wälder. Aber in ihnen gab es ganz andere Baumarten und Tierarten. Was für Pflanzen- und Tierarten es gibt, das hängt auch von abiotischen Umweltfaktoren wie der Temperatur und der CO2-Konzentration ab und die waren früheren Erdzeitaltern anders als heute. Wie die Kurve oben zeigt, war es in früheren Erdzeitaltern meistens viel wärmer und der Meeresspiegel war viel höher als heute. Obwohl die Saurier keine Autos hatten, gab es in der Luft sehr viel mehr Kohlenstoffdioxid als heute. Heute warnen Klimaforscher und viele junge Menschen haben Angst, die Menschheit könne aussterben und die Welt könne untergehen, wenn das Weltklima ein paar Grad wärmer und der Meeresspiegel wenige Meter ansteigen würde. Aber wovor heute gewarnt wird, das gab es alles schon und den damaligen Lebewesen ging es dabei bestens. Seit dem Ende der letzten, meistens Eiszeit genannten, Vergletscherung vor rund 10.000 Jahren ist der Meeresspiegel bereits um 100-120 Meter angestiegen, ohne dass dies irgend einem Ökosystem geschadet hätte. Sie haben sich einfach angepasst. Das nennt man Evolution und ist völlig normal. Wenn der Meeresspiegel jetzt noch einen oder einige weitere Meter ansteigt, ist das auch kein Grund zur Panik. Und selbst die Eisbären werden sich anpassen und nicht aussterben, wenn es noch ein paar Grad wärmer und der Nordpol eisfrei wird. Selbstverständlich sterben immer wieder Spezies aus, weil sie nicht ausreichend anpassungsfähig sind. Aber die allermeisten Spezies sterben nicht wegen des Klimawandels aus, sondern einfach weil Menschen ihre Lebensräume zerstören.

Die Evolution des Weltalls nach oben

Alle Lebewesen auf unserem Planeten bestehen aus Materie, also aus Atomen. Die ersten chemischen Elemente, Wasserstoff und etwas Helium, sollen erst 300.000 bis 400.000 Jahre nach dem Urknall entstanden sein. Es ist allerdings nicht wirklich bewiesen, dass es einen Urknall gab. Außerdem gibt es noch keine allgemein anerkannte Theorie für die anfängliche Entwicklung des Universums. Aufwändige Supercomputersimulationen lassen aber vermuten, dass unser Universum nach einer Art Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren relativ rasch kälter und dunkler wurde und über einen Zeitraum von etwa 100 Millionen Jahren nur Wasserstoff und etwas Helium bildete. Anscheinend wurde das Ende dieses dunklen Zeitalters eingeleitet, als sich Wasserstoffatome zu Wasserstoff-Molekülen verbanden. Denn im Gegensatz zu Wasserstoffatomen können Wasserstoff-Moleküle etwas Wärme absorbieren, weil in ihnen die beiden Atome relativ zu einander schwingen. Vermutlich kühlte dadurch nach etwa 1 Million Jahren das Wasserstoff-Gas soweit ab, dass es durch die Schwerkraft (Gravitation) ausreichend verdichtet werden konnte, um die ersten Kernfusionsreaktionen zu starten. Wahrscheinlich war die erste Generation von Sternen sehr viel massereicher, heißer und größer, aber auch sehr viel (etwa 1000 mal) kurzlebiger als unsere Sonne. Anstatt weiß leuchteten sie wohl ultraviolett. In diesen ersten Sternen entstanden aus Wasserstoff Helium, aus Helium Kohlenstoff und dann entstanden auch Sauerstoff und Silizium. Und statt einer Supernova soll ihr Ende eine noch viel gewaltigere Hypernova gewesen sein. Das Licht der ersten Sterne soll aber noch von einem dichten Wasserstoff-Nebel geschluckt worden sein. Aber die extrem energiereiche ultraviolette Strahlung der ersten Sterne drückte die Wasserstoffatome von sich weg und aus vielen von ihnen die Elektronen heraus. Das ionisierte Gas wurde dadurch transparent und um die Sterne herum entstanden immer größere leere Räume. Das Licht der kurzlebigen ersten Sterne wurde noch nie beobachtet. Ihre riesigen leeren Umgebungen scheinen aber bis heute im Weltall erhalten geblieben zu sein. Wichtig für das Verständnis der Biologie ist aber nur, dass alle schwereren Atome bzw. chemischen Elemente in Sternen und Supernovae entstanden und nur durch Supernovae freigesetzt wurden. Daher bestehen wir genau wie unser ganzer Planet aus den Überresten mehrerer Sternen-Generationen, die vor der Entstehung unseres Sonnensystems entstanden und explodierten.

Entstehung des Weltalls mit einem Urknall
anonym, CC BY-SA 4.0

Die Geschichte des Lebens auf der Erde nach oben

Unser Planet Erde scheint ungefähr 4,6 Milliarden Jahre alt zu sein. Aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten (Naturgesetze) nimmt man an, er sei anfangs glühend heiß und deshalb flüssig gewesen. Die heute im Erdkern vermutete große Hitze von vermutlich fast 6000°C könnte auch großenteils beim Aufprall eines kleineren Planeten entstanden sein, über den als mögliche Ursache für die Entstehung unseres Mondes spekuliert wird. Das flüssige Eisen tief im Inneren unserer Erde erzeugt ein sogenanntes Erdmagnetfeld, das alle Lebewesen vor gefährlicher Weltraum-Strahlung schützt. Man weiß zwar nicht wirklich, woher unser Wasser stammt, aber irgendwann müssen sich auf der Erde die ersten Ozeane und eine Atmosphäre gebildet haben, die anfangs zumindest viel weniger Sauerstoff als heute enthalten haben dürfte. Deshalb gab es auch keine schützende Ozonschicht, sodass viel mehr energiereiche UV-Strahlung die Erdoberfläche erreichte als heute.

Der US-amerikanische Biologe und Chemiker Stanley Miller erzeugte elektrische Entladungen in einem Gefäß mit einer der mutmaßlichen Uratmosphäre (80% H2O, 10% CO2, 5-7 % H2S sowie Spuren von N2, H2, CO, Helium, Methan und Ammoniak) nachempfundenen Mischung von Gasen. Nach nur einer Woche waren in dem Gefäß verschiedene organische Moleküle entstanden, darunter auch einige Aminosäuren. Man nimmt deshalb an, dass es nach der physikalischen Evolution des Weltalls zunächst eine Art chemische Evolution gab, bevor auf noch völlig unbekannte Weise aus einer Vielzahl organischer Moleküle ein erstes Lebewesen entstand. Es ist auch nicht bekannt, ob dies auf der Erde oder irgendwo im Weltraum passierte. Falls erste Lebewesen auf der Erde entstanden, dann könnte das in flachen Gewässern oder an den sogenannten schwarzen oder weißen Rauchern passiert sein.

Aus in sehr altem Gestein gefundenen Kohlenstoffklümpchen schließen Forscher, es habe schon vor 3,8 Milliarden Jahren einzellige Lebewesen auf der Erde gegeben. Man sollte sich aber nicht zu sehr wundern, wenn die eine oder andere dieser Angaben in den kommenden Jahrzehnten korrigiert werden sollte.

Vermutlich gab es danach rund 2 Milliarden Jahre lang nur Archäen und Bakterien, die aber höchstwahrscheinlich von gemeinsamen Vorfahren abstammen, da Archaeen und Bakterien den selben genetischen Code verwenden. Streng genommen ist es nicht ganz richtig, von Vorfahren der Archäen und Bakterien zu sprechen, denn diese einzelligen Lebewesen haben gar keine Vorfahren. Sie haben keine Eltern und Großeltern und sie sterben nicht bei ihren Zellteilungen, sondern leben als zwei nahezu identische Kopien, ähnlich wie eineiige Zwillinge weiter. Weil sie das seit schätzungsweise 3,8 Milliarden Jahren tun und dabei niemals altern, sind alle heute lebenden Prokaryoten ungefähr 3,8 Milliarden Jahre alt. Und in dieser Zeit haben sie sich von Zellteilung zu Zellteilung immer weiter und auseinander entwickelt, sodass es heute eine unvorstellbar große Anzahl verschiedener Arten von Prokaryoten gibt. Wie groß diese biologische Vielfalt wirklich ist, beginnen wir Menschen aber erst zu ahnen, seitdem wir die Genome aller Lebewesen sequenzieren, die in den vielfältigen ökologischen Nischen in und auf menschlichen Körpern leben.

Vor etwa 1,5 Milliarden Jahren sollen die ersten Vielzeller aufgetaucht sein, deren Zellen sich auf unterschiedliche Aufgaben zu spezialisieren begannen. Vorher muss sich allerdings noch die sehr wichtige Endosymbiose von Archaeen und Bakterien entwickelt haben, die wir heute eukaryotische Zelle nennen.

Neuere Forschungen der Max-Planck-Gesellschaft legen nahe, dass es erste Algen vor ungefähr 770 und erste Tiere erst vor etwa 560 Millionen Jahren gab.

Vielleicht hat man ältere Fossilien nur (noch) nicht gefunden, aber die der Wissenschaft zur Verfügung stehenden Fossilien scheinen zu belegen, dass es kleine Urfische als erste oder zumindest frühe Wirbeltiere vor mindestens 500 Millionen Jahren und einfach gebaute Landpflanzen vor mindestens 440 Millionen Jahren gab. Insekten soll es seit ungefähr 410 Millionen Jahren geben. Vor 355-290 Millionen Jahren sollen üppige Wälder in so sumpfigen Gegenden gewachsen sein, dass die toten Pflanzen nicht zersetzt wurden und im Laufe der Zeit unter hohem Druck und bei relativ hohen Temperaturen Steinkohle bildeten. Die ältesten, nur mausgroßen Säugetier-Fossilien sollen rund 200 Millionen Jahre alt sein. Blütenpflanzen wurden erst in ungefähr 130 Millionen Jahre alten Mineralen gefunden. Ihre heutige Vielfalt und Größe konnten Säugetiere aber erst nach dem Einschlag eines Asteroiden mit rund 10 km Durchmesser vor rund 66 Millionen Jahren an der Küste der Halbinsel Yucatan im Golf von Mexiko entwickeln. Denn mit dem dadurch verursachten Massenaussterben am Ende der Kreidezeit starben auch die damals dominanten großen Saurier aus.

Die Stammesgeschichte des Menschen wird in Biologiebüchern so dargestellt, als ob sie bekannt wäre. Das ist aber keineswegs der Fall. Wissen kann man heute eigentlich nur, dass die Geschichte der Erforschung unserer Stammesgeschichte eine Geschichte grandioser Irrtümer ist. Bis vor wenigen Jahren gab es auf diesem Forschungsgebiet mehr Forscher als Fossilien und mit fast jedem Fund wurde unsere vermeintliche Stammesgeschichte neu geschrieben. Diese Kaffeesatzleserei zu verfolgen und zu unterrichten, halte ich für ziemlich sinnlos. Neuere genetische Untersuchungen heutiger und ausgestorbener Menschenrassen (wie Neandertaler, Denisova-Mensch, Homo floresiensis) sowie noch laufende Ausgrabungen in südafrikanischen Höhlen haben allerdings einige interessante Erkenntnisse gebracht.

Zuordnungen von Ereignissen zu Erdzeitaltern
Erdzeitalter Entwicklungen
13,8 Milliarden Jahre Die folgende Darstellung zeigt, wie sich heute die meisten Astrophysiker die Entstehung des Weltalls mit einem Urknall vorstellen. Entstehung des Weltalls mit einem Urknall
NASA / WMAP Science Team, Public domain
4,6 Milliarden Jahre Die folgende Darstellung zeigt, wie sich heute die meisten Astrophysiker die Entstehung unseres Sonnensystems aus den Überresten einer Supernova vorstellen.
Entstehung unseres Sonensystems
Pat Rawlings / NASA, Public domain
Hadaikum
4,6 Milliarden Jahre
Entstehung der Erde
Hadaikum
4,5 Milliarden Jahre
Entstehung des Mondes
Archaikum
3,8-4,0 Milliarden Jahre
erste prokaryotische Lebewesen
Paläoproterozoikum
2,5-1,6 Milliarden Jahre
Im Paläoproterozoikum entstanden und zerfielen Kontinente. Das führte zu starken Klimaschwankungen. Cyanobakterien erhöhten die Sauerstoff-Konzentration in der Atmosphäre auf mehr als 1%. Dadurch rosteten massenhaft Metalle wie Eisen und Mangan. Weil Sauerstoff für die meisten der damaligen Lebewesen giftig war, führte das zum ersten großen Massenaussterben in der Erdgeschichte. Andererseits entstanden die ersten Eukaryoten. Es gibt Hinweise auf Pilze, tierische Einzeller und Grünalgen. Der Sauerstoff bildete in der Atmosphäre eine Ozonschicht. Diese schirmte die harte UV-Strahlung von der Sonne ab, sodass erste Lebewesen das schützende Wasser verlassen und das Festland erobern konnten.
Mesoproterozoikum
1.600 bis 1.000 Millionen Jahre
Im Mesoproterozoikum entstanden der Superkontinent Rodinia und anscheinend die geschlechtliche Fortpflanzung.
Tonium
1000-720 Millionen Jahre
Es gibt Hinweise auf eine sogenannte Kaigas-Eiszeit, die vor vielleicht 780-735 Millionen Jahren aber wohl nicht den gesamten Planeten erfasste.
Cryogenium
720-635 Millionen Jahre
Der Name kommt von zwei globalen Eiszeiten, welche die Erde fast komplett in einen Schneeball verwandelten. Trotzdem haben damals zumindest einzellige Lebewesen überlebt.
Ediacarium
630-541 Millionen Jahre
In den südaustralischen Ediacara-Hügeln fand man Abdrücke wahrscheinlich mehrzelliger Lebewesen, die vermutlich vor 580-540 Millionen Jahren in einem flachen Meer lebten.
Ediacara-Fauna
Ryan Somma, CC BY-SA 2.0
Im kanadischen Neupfundland wurden auf ein Alter von knapp 600 Millionen Jahren datierte, mikroskopisch kleine Fossilien tierischer Eier und Embryos sowie segmentierte Röhren gefunden.
Kambrium
541-485 Millionen Jahre
Es entstanden fast alle heutigen Tierstämme (Schwämme (Porifera), Nesseltiere (Cnidaria), Gliederfüßer (Arthropoda), Armfüßer (Brachiopoda), Weichtiere (Mollusca) und Stachelhäuter (Echinodermata)) und sehr viele Fossilien. Ein besonders bekanntes Beispiel ist das damalige Spitzen-Raubtier Anomalocaris, das sich vermutlich von Trilobiten ernährte.
Anomalocaris
Nobu Tamura, CC BY 3.0
Wenn es im mittleren oder späten Kambrium schon Landpflanzen gab, dann waren es wohl einfache Lebermoose. Weit verbreitet waren Algen. Der Besiedlung durch erste Pflanzen war wohl vor mindestens 460 Millionen Jahren eine Eroberung der Landmassen durch frühe, steinfressende Pilze vorangegangen.
Ordovizium
485,4-443,8 Millionen Jahre
Es soll im Durchschnitt etwa 2 Grad °C wärmer als heute gewesen sein. Die Sauerstoff-Konzentration soll bei 68% und die CO2-Konzentration 11 mal höher als heute gewesen sein. Auf der südlichen Hemisphäre gab es aber auch eine Eiszeit vor 460-430 Millionen Jahren. Aus dem Ordovizium fand man Fossilien von Moosen, Quallen und Kopffüßern. Möglicherweise haben die ersten Landpflanzen die Abkühlung durch eine Reduktion der CO2-Konzentration mitverursacht.
Leben im Ordovizium
Fritz Geller-Grimm, CC BY-SA 2.5
Silur
443,8-419,2 Millionen Jahre
Laut Wikipedia soll die Sauerstoff-Konzentration bei 70% und die CO2-Konzentration beim 12-fachen des heutigen gelegen haben und es soll 3°C wärmer als heute gewesen sein. Die Erde war wohl während der gesamten 24,2 Millionen Jahre des Silur fast eisfrei und in den flachen Küstengewässern bildeten sich Riffe. Es gab bereits erste Wirbeltiere mit Kiefern und Knochenfische sowie bis zu 2 Meter große Seeskorpione.
An Land gab es Flechten und Bärlappgewächse und eine ausgestorbene Gruppe von Pflanzen ohne Blätter.
Leben im Silur
anonym, CC BY-SA 2.0 FR
Devon
419,2-358,9 Millionen Jahre
Laut Wikipedia soll die Sauerstoff-Konzentration bei 71% und die CO2-Konzentration beim 5,5-fachen des heutigen gelegen haben und es soll 6°C wärmer als heute gewesen sein. Auf Bergen am Südpol gab es aber wohl Gletscher.
Aus der Vielfalt der Fische ragte der bis zu 6 m lange Dunkleosteus mit einer extremen Beißkraft und sich selbstschärfenden knöchernen Kieferplatten heraus.
Dunkleosteus-Rekonstruktion
Matteo De Stefano/MUSE, CC BY-SA 3.0

Gegen Ende des Devon gab es Amphibien als erste Landwirbeltiere.

An Land gab es auch Bärlappgewächse, Moose und Urfarne. Aus dieser Zeit stammen auch die ersten Nachweise von Mykorrhiza.
Leben im Silur
anonym, CC BY-SA 2.0
Am Ende des Devon kam es durch das Kellwasser-Ereignis vor ca. 372 Millionen Jahren sowie durch das Hangenberg-Ereignis vor 359 Millionen Jahren zu zwei der 5 bekannten Massenaussterben. Damals starben etwa 75% aller Spezies aus, darunter Ammoniten, Trilobiten und Panzerfische.
Karbon
358,9-298,9 Millionen Jahre
Durchschnittlich soll laut Wikipedia die Sauerstoff-Konzentration bei 163% und die CO2-Konzentration beim 2-fachen des heutigen gelegen haben und es soll im Durchschnitt genauso warm wie heute gewesen sein. Allerdings soll es anfangs subtropisch und am Ende deutlich kühler als heute gewesen sein. Üppiger Pflanzenwuchs steigerte die Sauerstoff-Konzentration und anstatt zu verwesen, gerieten große Mengen abgestorbener Schuppenbäume, Siegelbäume, Farne und baumartiger Bärlapppflanzen unter die Erde, wo sie später zu Kohle wurden. Das entzog der Atmosphäre sehr viel CO2 und führte schließlich zu der annähernd 80 Millionen Jahre währenden Karoo-Eiszeit (vor 360 bis 260 Millionen Jahren).
Die hohen Sauerstoff-Konzentrationen ermöglichte riesige Insekten wie die berühmte Meganeura, förderten aber auch gewaltige Waldbrände.
Meganeura
Yinan Chen, CC
Perm
298,9-251,9 Millionen Jahre
Durchschnittlich soll laut Wikipedia die Sauerstoff-Konzentration bei 115% und die CO2-Konzentration beim 2,25-fachen des heutigen gelegen haben und es soll im Durchschnitt 1,5°C wärmer als heute gewesen sein. Allerdings setzte sich im Perm die große Karoo-Eiszeit bis vor 260 Millionen Jahren fort. Dann kam es vor 260 Millionen Jahren, wahrscheinlich aufgrund gewaltiger Lavaströme auf dem Gebiet des heutigen Südchina, zu einer erneuten Umweltkatastrophe globalen Ausmaßes und etwa 60% der Spezies starben aus. Am Ende des Perm kam es zu gigantischen Lavaströmen im heutigen Sibirien. Neuerdings vermuten Forschende in Potsdam und im japanischen Sendai, dass die Lava fossile Brennstoffe in Brand setzten und damit gegen Ende des Perm die CO2-Konzentration steigerte. Laut Wikipedia führte das wahrscheinlich innerhalb weniger Jahrtausende zu einem Aussterben von 96% aller Meeresbewohner und etwa 75 Prozent der Landlebewesen. Trotz dieser Katastrophen entwickelten sich in dieser Zeit Schachtelhalme, Samenfarne, Baumfarne, Reptilien (darunter erste Saurier), von denen allerdings viele den Massenausterben zum Opfer fielen. Im Perm entstanden die größten Salzlagerstätten. Das folgende Bild zeigt Saurier im älteren Mittelperm Russlands.
Saurier im älteren Mittelperm Russlands
anonym, CC BY-SA 3.0
Trias
251,9-201,3 Millionen Jahre
Durchschnittlich soll laut Wikipedia die Sauerstoff-Konzentration bei 80% und die CO2-Konzentration beim 4,5-fachen des heutigen gelegen haben und es soll im Durchschnitt 2,5°C wärmer als heute gewesen sein. Aufgrund der extrem großen Landmasse des neuen Superkontinents Pangea gab es auf ihm wohl ausgedehnte Wüsten. Unterbrochen von mehreren kleineren Aussterbeereignissen erholten sich über mehrere Millionen Jahre hinweg in der Trias Fauna und Flora von den beiden Massenaussterbeereignissen des Perm. Dabei änderte sich die Zusammensetzung der Spezies vor allem in den Meeren so stark, dass mit der Trias die neue Ära des Erdmittelalters (Mesozoikums) begann. Im Wasser entwickelten sich Fischsaurier sowie die Vorfahren der Schildkröten und Krokodile. An Land entstanden Flugsaurier und Dinosaurier sowie Vorfahren der Echsen, Schlangen und Säugetiere.
Während der Trias waren Schachtelhalme, Baumfarne (Cyatheales), Ginkgos, Palmfarne (Cycadales) und Nacktsamer weit verbreitet. Es entwickelten sich auch schon frühe Vorfahren der heutigen Nadeläume und Blütenpflanzen.
Vermutlich wiederum durch massive Vulkantätigkeit kam es am Ende der Trias zu einem weiteren Massenaussterben von schätzungsweise 80% der Arten.
Trias-Landschaft
anonym, CC BY-SA 4.0
Jura
201,3-145 Millionen Jahre
Durchschnittlich soll laut Wikipedia die Sauerstoff-Konzentration bei 130% und die CO2-Konzentration beim 5-fachen des heutigen gelegen haben und es soll im Durchschnitt 2°C wärmer als heute gewesen sein.
Im Jura kam es zur ersten Blütezeit der Dinosaurier und es gab schon den Urvogel Archaeopteryx sowie das erste bekannte Säugetier im engeren Sinne. Sie bewegten sich zwischen Kiefern, Ginkgo- und Mammutbäumen sowie Palmfarnen. Auf den Waldböden wuchsen Farne und Schachtelhalme.
Trias-Landschaft
Gerhard Boeggemann, CC BY-SA 2.5
Kreide
145-66 Millionen Jahre
Durchschnittlich soll laut Wikipedia die Sauerstoff-Konzentration bei 150% und die CO2-Konzentration beim 4-fachen des heutigen gelegen haben und es soll im Durchschnitt 8,5°C wärmer als heute gewesen sein.
Kreide heißt das jüngste und mit 80 Millionen Jahren am längsten andauernde Erdzeitalter innerhalb des Erdmittelalters (Mesozoikum). Es begann mit dem Ende des Jura vor 145 Millionen Jahren und endete vor etwa 66 Millionen Jahren mit dem Einschlag eines vermutlich rund 10 km dicken Asteroiden im Golf von Mexiko. Der Name Kreide kommt daher, dass in dieser Zeit die Kreidefelsen entstanden. Sie bestehen aus einem sehr weichen Kalkstein, der sich aus den stark Calciumcarbonat-haltigen Schalen von Krebstieren, Korallen, Muscheln, Schnecken und Einzellern bildete. Die weichen Organe dieser Lebewesen fossilierten zu Feuerstein, den man häufig in der Kreide findet. In der Kreidezeit setzte sich der schon im Erdzeitalter Jura begonnene Zerfall des Superkontinents Gondwana fort. 40 Millionen Jahre lang brodelten sehr aktive Vulkane auf dem Meeresboden des westlichen Pazifik. Es herrschte extremes Treibhausklima und der Meeresspiegel war sehr hoch, weil das Eis an den Polen abgeschmolzen war. Es gibt allerdings auch Hinweise auf regionale Vereisungen und der Meeresspiegel schwankte in Zyklen von mehreren Tausend bis einigen Millionen Jahren um bis zu 50 Meter. Trotzdem oder gerade deswegen entwickelten sich in diesem allgemein warmen und relativ ausgeglichenen Klima Blütenpflanzen, Säugetiere und Vögel prächtig und die Saurier erreichten ihre Blütezeit. Aufgrund zahlloser Versteinerungen besonders bekannte wirbellose Meerestiere der Kreidezeit waren Ammoniten und Belemniten.
Kreide-Landschaft
anonym, CC BY-SA 3.0
Tertiär
66-2,588 Millionen Jahre
Tertiär ist ein veralteter Name für ein Erdzeitalter, der eigentlich nicht mehr verwendet werden sollte. Das wird er aber und besonders in Schulbüchern. Deshalb sollte man wissen, dass damit die Zeitspanne von 66-2,588 Millionen Jahren vor heute gemeint ist, die man heute in die Systeme Paläogen und Neogen oder in die Serien Paläozän, Eozän, Oligozän, Miozän und Pliozän unterteilt. Zusammen mit dem wesentlich kürzeren Quartär bildet das Tertiär die Erdneuzeit (Känozoikum), die mit dem großen Aussterben der Dinosaurier begann. Dadurch wurden viele ökologische Nischen frei, in die hinein sich vor allem Vögel und Säugetiere mit einer Vielzahl neuer Spezies evolutionär entwickeln konnten.

Gastornis
Tim Bertelink, CC BY-SA 4.0

Dabei war das Klima im Teriär immer wärmer als heute. Anfangs lag die Durchschnittstemperatur global bis zu 14°C über der heutigen. Danach sank sie mit einigen Schwankungen auf ungefähr unser heutiges Niveau ab, bevor es dann im Quartär in eine lange Eiszeit mit extremen Klimaschwankungen überging. Die Ursache für die Abkühlung des Weltklimas war die zunehmende Störung der damaligen globalen Meeresströmungen durch die Wanderung der Antarktis zum Südpol. Dort angekommen vereiste die Antarktis ab dem Oligozän vor ca. 35 Millionen Jahren zunehmend und senkte dadurch langsam den Meeresspiegel. Erst viele Millionen Jahre später, zu Beginn des Quartär, begann die Vereisung auch am Nordpol, wodurch der Meeresspiegel noch weiter sank. Im Tertiär entstanden die heute noch bekannten großen Gebirgszüge Alpen, Anden, Apennin, Himalaya, Karpaten, Kaukasus, Pyrenäen und Rocky Mountains. Zwar verlangsamte sich im Tertiär die Kontinentalverschiebung deutlich, aber der Zusammenschluss von Nord- und Südamerika störte erneut empfindlich den globalen Wärmetransport durch Merresströmungen und führte dadurch letztlich zur aktuellen Eiszeit.

Entelodon
Heinrich Harder, Public domain

Denn bei aller Hysterie um die aktuelle Klimaerwärmung sollte man sich gelegentlich klarmachen, dass wir immer noch in einer Eiszeit leben und dass das Klima auf unserem Planeten meistens deutlich wärmer war als heute. Entgegen der verantwortungslosen Panikmache der neuen Weltuntergangspropheten ist daher mit einer Bedrohung des Lebens auf unserem Planeten nicht einmal ansatzweise zu rechnen. Auch unsere Vorfahren haben die Eiszeit und die vorangegangene Warmzeit überlebt, obwohl sie bei weitem nicht über unsere heutigen Möglichkeiten verfügten. Deshalb müsste man sich selbst bei einer Vervielfachung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre keine Sorgen um das Überleben der Menschheit machen. Sorgen sollte uns vielmehr das aktuelle Massenaussterben tierischer und pflanzlicher Spezies machen, deren Lebensräume aufgrund unser rücksichtslosen Ausbreitung immer mehr vernichtet, vergiftet oder vermüllt werden. Vieles spricht dafür, dass der Mensch schon immer für das Aussterben anderer Spezies verantwortlich war. Überall wo er auftauchte, starben insbesondere die größten Tierarten aus, die sich im Tertiär entwickelt hatten.
Temperaturverlauf in Tertiär und Quartär
Glen Fergus, CC BY-SA 3.0

Quartär
2,588 Millionen Jahre bis heute
Das Quartär ist das bis heute anhaltende Erdzeitalter der Eiszeit mit zwei vereisten Polen. Viele Menschen halten unsere aktuelle Eiszeit für den Normalfall und jede Erwärmung des Erdklimas für eine Bedrohung des Lebens auf unserem Planeten. Dabei waren Eiszeiten wie unsere aktuelle eher die Ausnahme als die Regel und unser aktuelles Klima ist immer noch viel kälter als es in den meisten Erdzeitaltern war. Allerdings waren die Klimaschwankungen im Pleistozän extrem stark und im aktuellen Holozän verhältnismäßig gering. Seit dem Ende der letzten großen Vergletscherung stiegen die Temperaturen und der Meeresspiegel um mindestens 100 Meter. Trotzdem endet die aktuelle Eiszeit erst, wenn der Nordpol wenigstens im Sommer komplett eisfrei ist.
Das Quartär ist auch das Erdzeitalter der menschlichen Evolution. Die folgende grobe Darstellung ist veraltet, denn die Vorstellungen der Paläoanthropologie ändern sich jährlich und werden immer komplizierter.
menschliche Evolution
anonym, CC BY-SA 3.0

Der selbständigen Erarbeitung der nächsten Kapitel dieses Selbstlern-Hypertextes dient das Übungsmodul Phylogenese mit klausurähnlichen Aufgaben.

Ontogenese versus Phylogenese nach oben

Zu den Merkmalen des Lebens zählt die Entwicklung. Einzelne Säugetiere beispielsweise entwickeln sich von der befruchteten Eizelle (Zygote) durch Embryonalentwicklung, Fötalentwicklung, Kindheit, Pubertät, Reife und Alterung bis zum Tod. Bei Insekten gibt es Entwicklungen von der Eizelle über Larven- und Puppenstadium mit Metamorphose zum geschlechtsreifen Insekt, das dann ebenfalls altert und stirbt. Diese Art von Entwicklung bei einzelnen Lebewesen (Individuen) nennt man Ontogenese.

Entwicklung gibt es aber auch auf der Ebene der Spezies, wobei sich die Arten ständig an sich verändernde ökologische Nischen, an Erreger und bei vielen Spezies auch an die Vorlieben der Geschlechtspartner anpassen. Diese Entwicklung nennt man Phylogenese oder im Rückblick die Stammesgeschichte oder Evolution aller oder bestimmter Arten.

Bei den potentiell unsterblichen einzelligen Lebewesen fallen Ontogenese und Phylogenese zusammen (sind identisch), weil es bei jeder Zellteilung zu Mutationen kommt. Dadurch unterscheiden sich die beiden Tochterzellen minimal von der Mutterzelle. Und weil bei einzelligen Lebewesen beide Tochterzellen immer noch das selbe Individuum wie die Mutterzelle sind, existiert die Mutterzelle nach der Zellteilung in ihren beiden Tochterzellen weiter und hat sich gleichzeitig ein wenig verändert. So entwickelte sich jede einzelne Bakterium im Verlaufe seines ungefähr 3,8 Milliarden Jahre währenden Lebens immer weiter und nahm währenddessen so unterschiedliche Formen und Eigenschaften an, dass man von verschiedenen Spezies sprechen kann.

Fossilisierung in der Grube Messel nach oben

Eine der weltweit bekanntesten Fossilien-Fundstätten ist in Deutschland die Grube Messel bei Frankfurt am Main. Sie entstand durch den Abbau von Schiefer und wäre beinahe als Mülldeponie geendet. In ihr wurden aber zahlreiche versteinerte Überreste von Individuen zahlreicher Spezies gefunden, die vor geschätzt 49 Millionen Jahren in einen tropischen See mit Schilfgürtel und sumpfigen Ufern fielen und mangels Sauerstoff nicht vollständig verwesten. Im Laufe der Zeit wurden sie in Sedimente eingebettet und darunter begraben. Tief unter der Erdoberfläche unter hohem Druck verwandelte sich Ton in Ölschiefer und Mineralien wanderten aus dem Gestein in die erhalten gebliebenen Überreste ehemaliger Lebewesen, die dadurch versteinerten.

Ölschiefer in der Grube Messel nach oben
Ölschiefer in der Grube Messel
anonym, CC BY-SA 3.0

Fossilien bezeugen die Stammesgeschichte nach oben

Nicht alle Spezies schaffen es, sich durch evolutionäre Entwicklung anzupassen. Einige waren schon zu spezialisiert oder hatten zu geringe Fortpflanzungsraten. Viele Spezies fielen einfach Naturkatastrophen oder neuen Krankheiten zum Opfer. Oft erweckt das Fehlen neuerer Fossilien von einer Spezies aber auch nur den falschen Eindruck, sie seien ausgestorben. Denn man findet auch dann die gewohnten Fossilien nicht mehr, wenn sich eine Spezies relativ rasch weiterentwickelt hat und deshalb zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich aussah. Außerdem finden gelegentlich Forscher vermeintlich längst ausgestorbene Spezies bei bester Gesundheit an schwer erreichbaren Orten.

Fisch-Fossil aus der Grube Messel nach oben
Fisch-Fossil aus der Grube Messel
H. Zell, CC
Amphiperca multiformis aus dem Eozän

Die Stammesgeschichte der Arten ist nicht wirklich bekannt, weil kein Mensch dabei gewesen ist und weil es natürlich keine Aufzeichnungen darüber gibt. Man versucht sie mühsam aus Fossilienfunden zu rekonstruieren, aber diese Rekonstruktionen der vermeintlichen Stammesgeschichte haben sich in den letzten Jahrzehnten immer wieder dramatisch verändert. Wer seine vermeintlich naturwissenschaftlichen Forschungsergebnisse so oft korrigieren muss, arbeitet offensichtlich nicht ausreichend seriös. Naturwissenschaftler sollten immer sich selbst und der Öffentlichkeit ganz klar machen, was sie wirklich beweisen können und was sie nur gerade unverbindlich vermuten. Die ausgestorbene Spezies oder allgemeiner das Leben vergangener Erdzeitalter erforschenden Paläobiologen hatten es allerdings auch nicht leicht, als ihnen für ihre Untersuchungen nur Fossilien zur Verfügung standen. Denn davon gibt es viel zu wenige, weil die allermeisten toten Lebewesen von den Destruenten einfach vollständig zersetzt werden.

Messelobunodon-Fossil aus der Grube Messel nach oben
Messelobunodon-Fossil aus der Grube Messel
anonym, CC BY-SA 3.0
Das Messelobunodon lebte im Mittleren Eozän vor rund 47 Millionen Jahren und wird aktuell als Mitglied einer heute ausgestorbenen Paarhufergattung betrachtet.

Zwar wird manchmal schon ein Mensch ohne Smartphone als Fossil bezeichnet und Lebewesen uralter Spezies als lebende Fossile, aber naturwissenschaftlich bezeichnet man als Fossile nur die Überreste von Lebewesen, die in früheren Erdzeitaltern lebten. Und das jüngste vergangene Erdzeitalter - das Pleistozän - endete vor rund 11.700 Jahren mit dem Ende des letzten Vergletscherung. Die meisten Menschen sprechen vom Ende der letzten Eiszeit, aber nach der geologischen Definition befinden wir uns immer noch in einer Eiszeit, solange nicht beide Pole eisfrei sind.

Quastenflosser (Latimeria chalumnae) nach oben
Quastenflosser
Yinan Chen, CC0 1.0
Quastenflosser haben bis heute überlebt, sehen aber immer noch so aus wie Fossile von Fischen, die schon Hunderte Millionen Jahre vor den Dinosauriern lebten.

Evolution der Pferdeartigen nach oben

In der Grube Messel wurden laut Wikipedia wohl aus dem Eozän stammende Fossilien von drei Gattungen (Hallensia, Propalaeotherium und Eurohippus) gefunden, die Urpferdchen genannt werden, weil sie mit frühen Vorfahren unserer heutigen Pferde verwandt gewesen zu sein scheinen. Es ist bis heute umstritten, aber am ehesten scheinen Spezies der Gattung Eurohippus unter den direkten Vorfahren der heutigen Pferde gewesen zu sein. Laut Wikipedia lebten sie etwa vor 47,4 bis 37,7 Millionen Jahren.

Urpferdchen Propalaeotherium_parvulum aus der Grube Messel nach oben
Urpferdchen aus der Grube Messel
anonym, CC BY-SA 3.0
Dieses Fossil eines Urpferdchens der Spezies Propalaeotherium_parvulum aus der Gattung Eurohippus wurde in der Grube Messel gefunden.

Das folgende Bild zeigt eine möglichst lebendig wirkende Rekonstruktion des Urpferdchens Eurohippus parvulus.

Rekonstruktion eines Eurohippus parvulus nach oben
Rekonstruktion eines Eurohippus parvulus
anonym, CC BY-SA 3.0
Für einen Größenvergleich sieht man im Hintergrund die Beine eines heutigen Pferdes.

Mit einer Schulterhöhe von nur 30-35 cm soll Eurohippus parvulus nur 5-6,5 kg gewogen haben. Die Zähne der Eurohippus-Fossilien ähneln denen heutiger Blattfresser.

Unterkiefer von Eurohippus parvulus nach oben
Unterkiefer von Eurohippus_parvulus
anonym, CC BY-SA 4.0
Die Zähne der Eurohippus-Fossilien lassen auf eine weiche pflanzliche Kost schließen.

Zahlreiche pflanzliche Fossilien aus der Grube Messel und erhaltene Eurohippus-Mageninhalte zeigen, dass zu Lebzeiten der Urpferdchen um den Vulkankratersee herum tropisches Klima herrschte und die Tiere sich von Blättern und Früchten ernährten. Verschiedene erhaltene Organe ähneln denen heutiger Pferde. Aber im Gegensatz zu heutigen Pferden fand man in der Grube Messel gleich viele männliche und weibliche Fossilien und ein markanter Geschlechtsdimorphismus betraf nur die breiteren weiblichen Becken. Außerdem hatten sie vorne 4 und hinten 3 Zehen, was gut zu weichem Waldboden passt. Das und weitere Einzelheiten findet man in der Wikipedia.

Merkmale der Pferde-Vorfahren in verschiedenen Erdzeitaltern nach oben
Merkmale der Pferdevorfahren in verschiedenen Erdzeitaltern
H. Zell, CC BY-SA 3.0
Diese Fotocollage zeigt Skelette des Staatlichen Museums für Naturkunde in Karlsruhe. Von oben nach unten "werden" die Skelette immer älter und kleiner. Außerdem ist zu erkennen, dass frühe Vorfahren der Pferde noch 4 Zehen hatten.
  1. Ganz oben sieht man das Skelett, den Schädel, Vorder- und Hinterfuß eines heutigen (recent) Pferdes (Equus).
  2. Die zweite Zeile zeigt die entsprechenden Teile eines schon an harte Gras-Nahrung und mit nur je einem Zeh an schnelle Flucht auf hartem Boden angepassten Pliohippus, das laut Collage im späten Miozän in Nord- und Mittelamerika lebte.
  3. Die dritte Zeile zeigt entsprechend Merychippus, das laut Collage im mittleren Miozän lebte.
  4. Die vierte Zeile zeigt die entsprechenden Teile eines Mesohippus, das laut Collage im späten Eozän und im Oligozän in Nord- und Mittelamerika lebte.

Vergleicht man die Skelette heutiger Pferde mit unterschiedlich alten Fossilien ihrer Vorfahren, dann fällt auf, dass die Tiere im Laufe von Millionen Jahren immer größer wurden, während sich die Zahl ihrer Zehen immer weiter reduzierte. Aber wann genau die pferdeartigen Vorfahren lebten und wie sie miteinander verwandt sind, das weiß man nicht. Leider machen einige Quellen trotzdem sehr genaue Angaben und täuschen damit Wissen und Klarheit vor. Erst wenn man möglichst viele Quellen vergleicht, erkennt man, wie wenig man den Angaben trauen kann. Die folgende Liste zeigt die Angaben verschiedener Quellen hinsichtlich der Lebzeiten des mutmaßlichen Pferdevorfahren Merychippus:

Die bisher gefundenen Fossilien legen die Vermutung nahe, dass sich die Vorfahren der heutigen Pferde, Esel und Zebras lange Zeit in Amerika entwickelten, dort aber irgendwann ausstarben. In Afrika, Asien und Europa entwickelten sie sich weiter und von Europa aus kamen dann Pferde, Maultiere und Esel mit den Europäern wieder nach Amerika. Während die afrikanischen Zebras wild blieben, wurden Pferde und Esel schon vor Jahrtausenden in Asien gezähmt und gezüchtet. Heute gibt es weltweit nur noch ganz wenige Wildpferde und Wildesel. Selbst die meisten frei lebenden Pferde und Esel sind verwilderte Haustiere.

Neben der Untersuchung fossiler Knochen wird für die Erforschung der Evolution immer wichtiger, dass es bei immer älteren Fossilen gelingt, vollständige oder wenigstens Teile ihrer Baupläne (Genome) zu lesen (sequenzieren). Ein Durchbruch in dieser Hinsicht gelang 2013 mit der vollständigen Sequenzierung des Genoms eines Urpferdes, das vor 560.000 bis 780.000 Jahren starb. Verglichen mit den vielleicht 50 Millionen Jahren der Evolution der Pferde ist das nicht wirklich alt, aber für die DNA-Sequenzierer ist das ein unglaublicher Erfolg.

Orlando, Ludovic; Ginolhac, Aurélien; Zhang, Guojie; Froese, Duane; Albrechtsen, Anders; Stiller, Mathias; Schubert, Mikkel; Cappellini, Enrico; Petersen, Bent; Moltke, Ida; Johnson, Philip L. F.; Fumagalli, Matteo; Vilstrup, Julia T.; Raghavan, Maanasa; Korneliussen, Thorfinn; Malaspinas, Anna-Sapfo; Vogt, Josef; Szklarczyk, Damian; Kelstrup, Christian D.; Vinther, Jakob Dolocan, Andrei; Stenderup, Jesper; Velazquez, Amhed M. V.; Cahill, James; Rasmussen, Morten; Wang, Xiaoli; Min, Jiumeng; Zazula, Grant D.; Seguin-Orlando, Andaine; Mortensen, Cecilie; Magnussen, Kim; Thompson, John F.; Weinstock, Jacobo; Gregersen, Kristian; Røed, Knut H.; Eisenmann, Véra; Rubin, Carl J.; Miller, Donald C.; Antczak, Douglas F.; Bertelsen, Mads F.; Brunak, Søren; Al-Rasheid, Khaled A. S.; Ryder, Oliver; Andersson, Leif; Mundy, John; Krogh, Anders; Gilbert, M. Thomas P.; Kjær, Kurt; Sicheritz-Ponten, Thomas; Jensen, Lars Juhl; Olsen, Jesper V.; Hofreiter, Michael; Nielsen, Rasmus; Shapiro, Beth; Wang, Jun; Willerslev, Eske
Recalibrating equus evolution using the genome sequence of an early Middle Pleistocene horse
Nature Band: 499 (4.7.2013) Seiten: 74-78

Im Jahr 2003 wurden im kanadischen Yukon Territory aus arktischem Permafrost Knochen eines Urpferdes geborgen. In ihnen fand man zunächst Eiweiße (Proteine) und konnte dann auch das Erbmaterial DNA isolieren. Zwar stammte der größte Teil (99,5%) der DNA von Bakterien und Pilzen, aber mit Hilfe von Computerprogrammen konnte die DNA-Bruchstücke (Fragmente) identifiziert und zu einem vollständigen Bauplan zusammengesetzt werden, die von dem Pferd stammten. Dann verglichen die Forscher den Bauplan dieses vor rund 700.000 Jahren gestorbenen Pferdes mit dem Bauplan eines vor "nur 43.000 Jahren gestorbenen Pferdes und mit den Genomen eines heute lebenden Przewalski-Wildpferdes, eines Esels und fünf modernen Hauspferden. Dieser Vergleich führte zu der Schätzung, dass der letzte gemeinsame Vorfahre aller heute lebenden Pferde, Esel und Zebras vor 4-4,5 Millionen Jahren lebte. Bis dahin dachte man, er hätte vor gut 2 Millionen Jahren gelebt. Daher ist das auch ein Beispiel dafür, wie stark der Stand der Forschung durch einen einzigen Fund verändert werden kann und wie vorsichtig man deshalb mit Zahlenangaben umgehen sollte.

Pferde scheinen zu unterschiedlichen Zeiten an verschiedenen Orten domestiziert worden zu sein. So lässt sich das Ergebnis genetischer Untersuchungen erklären, dass es vor 5000 Jahren noch eine große genetische Vielfalt unter den domestizierten Pferden gab. Aber die heute weltweit als Haustiere gehaltenen oder verwilderten Pferde scheinen alle nur von den Pferden abzustammen, die vor mehr als 4000 Jahren in einem heute zum Süden Russlands gehörenden Steppengebiet gezüchtet wurden (Librado, P., Khan, N., Fages, A. et al. The origins and spread of domestic horses from the Western Eurasian steppes. Nature 598, 634-640 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04018-9)

Evolution der Menschenartigen nach oben

Besonders interessant ist für uns natürlich die Entwicklungsgeschichte unserer eigenen Spezies. In der Grube Messel fand man ein anscheinend etwa 47 Millionen Jahre altes Fossil namens Ida. Es scheint nicht zu den direkten Vorfahren der Menschen, aber immerhin wie wir zu den Trockennasenaffen gehört zu haben. Menschenaffen gab es damals wohl noch nicht.

unsere frühe Verwandte Ida (Darwinius masillae) nach oben
Jens L. Franzen, Philip D. Gingerich, Jörg Habersetzer, Jørn H. Hurum, Wighart von Koenigswald, B. Holly Smith (2009) Complete Primate Skeleton from the Middle Eocene of Messel in Germany: Morphology and Paleobiology. PLoS ONE 4(5): e5723, CC

Die folgende Darstellung zeigt, wie man sich Ida vorstellt.

unsere frühe Verwandte Ida (Darwinius masillae) nach oben
Nobu Tamura, CC BY-SA 3.0

1944 wurde im Norden Athens (Pyrgos Vassilissis) das mit 7,2 Millionen Jahren bisher älteste Fossil gefunden, das vermutlich zu unseren, aber nicht auch zu den Vorfahren der Schimpansen gehörte. Die Professorin Madelaine Böhme fand den Unterkiefer, der Jahrzehnte unbeachtet in einer Kunststoffdose lagerte. An den Formen der Zahnwurzeln erkannte die Expertin, dass die Zähne des Fossils eher denen heutiger und fossiler Menschen als denen heutiger und fossiler Schimpansen entsprachen.

das älteste bisher gefundene, wahrscheinlich menschliche Fossil nach oben
Jochen Fuss, Nikolai Spassov, David R. Begun, Madelaine Böhme, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177127.g001, CC BY-SA 4.0
a) Unterkiefer von Graecopithecus freybergi, b) Backenzähne, c-i) Stellung der Zahn-Wurzelkanäle im Unterkiefer

Interessant an diesem Fossil ist vor allem, dass es nicht in Afrika gefunden wurde. Denn anscheinend lebten unsere frühesten menschlichen Vorfahren vor gut 7 Millionen Jahren zumindest auch in Europa. Die nächstältesten menschlichen Fossile sind 3 Millionen Jahre jünger. Vor etwa 4-2 Millionen Jahren lebten in Afrika verschiedene Arten oder Rassen von Australopithecus.

Fundorte von Australopithecus-Fossilien nach oben
Fundorte von Australopithecus-Fossilien
anonym, CC BY-SA 3.0
Die Karte zeigt, wo Australopithecus-Fossile gefunden wurden..

Das folgende Foto zeigt den versteinerten Schädel eines Australopithecus afarensis. Die verschiedenen bisher gefundenen Australopithecus-Schädelknochen lassen auf Hirn-Volumina von etwa 400-550 Millilitern schließen. Erwachsene Schimpansen und Bonobos erreichen mit etwa 400 ml ein Hirnvolumen, das ungefähr dem Gehirn eines neugeborenen modernen Menschen entspricht.

Schädel eines Australopithecus nach oben
Brett Eloff und Prof. Lee R. Berger, CC BY-SA 4.0

Das nächste Foto zeigt, wie man sich aufgrund der gefundenen Knochen das Aussehen eines Australopithecus afarensis vorstellt.

Modell eines Australopithecus nach oben
Wolfgang Sauber, CC BY-SA 4.0

Aktuell geht man davon aus, dass sich ein Teil der Australopithecus-Spezies oder -Rassen zu unseren ersten Vorfahren der Gattung Homo entwickelten. Das könnte Homo habilis oder Homo rudolfensis gewesen sein oder Homo ergaster. Allerdings gibt aus der Zeit des Übergangs zwischen Australopithecus und Homo erectus nur sehr wenige und unvollständige Fossil-Funde. Über deren korrekte Einordnung in den Stammbaum des Menschen herrscht deshalb unter den Wissenschaftlern totale Uneinigkeit. Klar ist nur, dass die Gehirne unserer Vorfahren vor 2,5-1,0 Millionen Jahren mit 500-900 Millilitern schon deutlich größer waren als die Gehirne anderer Menschenaffen. Wahrscheinlich haben auch alle drei Arten oder Rassen (Homo habilis, Homo rudolfensis Homo ergaster) schon Werkzeuge benutzt.

Australopithecus oder Homo habilis nach oben
Australopithecus oder Homo habilis
John Hawks, Marina Elliott, Peter Schmid, Steven E. Churchill, Darryl J. de Ruiter, Eric M. Roberts, Hannah Hilbert-Wolf, Heather M. Garvin, Scott A. Williams, Lucas K. Delezene, Elen M. Feuerriegel, Patrick Randolph-Quinney, Tracy L. Kivell, Myra F. Laird, Gaokgatlhe Tawane, Jeremy M. DeSilva, Shara E. Bailey, Juliet K. Brophy, Marc R. Meyer, Matthew M. Skinner, Matthew W. Tocheri, Caroline VanSickle, Christopher S. Walker, Timothy L. Campbell, Brian Kuhn, Ashley Kruger, Steven Tucker, Alia Gurtov, Nompumelelo Hlophe, Rick Hunter, Hannah Morris, Becca Peixotto, Maropeng Ramalepa, Dirk van Rooyen, Mathabela Tsikoane, Pedro Boshoff, Paul H.G.M. Dirks, Lee R. Berger, CC BY-SA 4.0

Es gibt kleine Unterschiede zwischen den wenigen gefundenen Fossilen, die ihre Entdecker Homo habilis oder Homo rudolfensis nannten. Es ist aber nicht klar, ob es sich dabei wirklich um unterschiedliche Spezies handelte.

Homo rudolfensis nach oben
Homo rudolfensis
John Hawks, Marina Elliott, Peter Schmid, Steven E. Churchill, Darryl J. de Ruiter, Eric M. Roberts, Hannah Hilbert-Wolf, Heather M. Garvin, Scott A. Williams, Lucas K. Delezene, Elen M. Feuerriegel, Patrick Randolph-Quinney, Tracy L. Kivell, Myra F. Laird, Gaokgatlhe Tawane, Jeremy M. DeSilva, Shara E. Bailey, Juliet K. Brophy, Marc R. Meyer, Matthew M. Skinner, Matthew W. Tocheri, Caroline VanSickle, Christopher S. Walker, Timothy L. Campbell, Brian Kuhn, Ashley Kruger, Steven Tucker, Alia Gurtov, Nompumelelo Hlophe, Rick Hunter, Hannah Morris, Becca Peixotto, Maropeng Ramalepa, Dirk van Rooyen, Mathabela Tsikoane, Pedro Boshoff, Paul H.G.M. Dirks, Lee R. Berger, CC BY-SA 4.0

Einge 1-2 Millionen Jahre alte Fossile wurden von ihren Entdeckern Homo ergaster genannt.

Homo ergaster nach oben
Homo ergaster
John Hawks, Marina Elliott, Peter Schmid, Steven E. Churchill, Darryl J. de Ruiter, Eric M. Roberts, Hannah Hilbert-Wolf, Heather M. Garvin, Scott A. Williams, Lucas K. Delezene, Elen M. Feuerriegel, Patrick Randolph-Quinney, Tracy L. Kivell, Myra F. Laird, Gaokgatlhe Tawane, Jeremy M. DeSilva, Shara E. Bailey, Juliet K. Brophy, Marc R. Meyer, Matthew M. Skinner, Matthew W. Tocheri, Caroline VanSickle, Christopher S. Walker, Timothy L. Campbell, Brian Kuhn, Ashley Kruger, Steven Tucker, Alia Gurtov, Nompumelelo Hlophe, Rick Hunter, Hannah Morris, Becca Peixotto, Maropeng Ramalepa, Dirk van Rooyen, Mathabela Tsikoane, Pedro Boshoff, Paul H.G.M. Dirks, Lee R. Berger, CC BY-SA 4.0

Außergewöhnlich vollständig ist das Skelett des sogenannten Turkana boy oder Nariokotome-Jungen. Es ist umstritten, ob es sich dabei um einen späten Homo ergaster oder einen frühen Homo erectus handelt.

Skelett des etwa neunjährigen sogenannten Turkana boy oder Nariokotome-Jungen nach oben
Mike Peel, CC BY-SA 4.0

Die folgenden beiden Darstellungen berücksichtigen die inzwischen gesicherte Erkenntnis, dass heute die meisten Menschen Nachkommen von Hybriden zwischen Homo sapiens und Neandertaler oder Denisova-Mensch sind.

Stammbusch des Menschen über die letzten 10 Millionen Jahre nach oben
Stammbusch der Menschheit
anonym, CC BY-SA 4.0

Stammbusch des Menschen über die letzten 2 Millionen Jahre nach oben
Stammbusch der Menschheit
anonym, CC BY-SA 4.0

"Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence" von Aylwyn Scally, Julien Y. Dutheil und Richard Durbin

Neandertaler nach oben

Ich habe auch eine Zusammenfassung dreier Dokumentationen zum Thema Neandertaler.

Lamarck, Wallace und Darwin (Lückentext 10 / Lösungen) nach oben

Aufgabe zur Erarbeitung des Lernstoffes (pdf)
a2 Fasse in jeweils einem kurzen Abschnitt zusammen, wie Schöpfungsmythen, Lamarck und Darwin/Wallace die Entstehung der Spezies erklärten!

Die Evolutionstheorie wird heute meistens allein der Genialität von Charles Darwin zugeschrieben. In Wirklichkeit ist sie aber nicht plötzlich aus dem Nichts entstanden. Als am 22. November 1859 Darwins berühmtes und schon nach der zweiten Auflage ins Deutsche übersetztes Buch: "On the Origin of Species By Means of Natural Selection" in den Handel kam, da war er weder der Einzige noch der Erste mit dem Versuch, die Entstehung der Spezies ohne das Wirken übernatürlicher Mächte zu erklären.

Schon in Darwins Geburtsjahr 1809 veröffentlichte der französische Naturforscher Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck das Buch: "Philosophie zoologique". Darin beschrieb er seine Evolutionstheorie. Lamarck vermutete, dass mehrfach und unabhängig von einander ganz einfache Urlebewesen durch Urzeugungen entstanden. Die heutigen Spezies hätten sich deshalb nicht alle aus gemeinsamen Vorfahren entwickelt. Aber heute wissen wir, dass alle bisher untersuchten Lebewesen den selben genetischen Code verwenden. Deshalb gehen wir heute davon aus, dass alle heute noch existierenden Spezies einen gemeinsamen Vorfahren hatten.

Lamarck wusste, dass es früher in der Erdgeschichte Spezies gab, die heute nicht mehr existieren. Er wusste und glaubte aber nicht, dass frühere Spezies durch Naturkatastrophen ausgerottet wurden. Vielmehr meinte er, die Natur habe sich immer nur ganz langsam verändert. Die verschiedenen Urlebewesen sollten sich immer ganz langsam und stets in Richtung zunehmender Komplexität zu den heutigen Spezies entwickelt haben. Heute wissen wir, dass die Evolution bei Bakterien und Viren sehr schnell verlaufen kann. Außerdem können sich Spezies auch in Richtung abnehmender Komplexität entwickeln.

Lamarck meinte, dass sich aus einer Spezies zwei entwickeln können, um sich an unterschiedlich veränderte Umwelten anzupassen. Er hatte auch recht mit der Vermutung, dass sich die Lebensweisen von Lebewesen an langsame Veränderungen der Umweltbedingungen anpassen. Außerdem stimmt seine Hypothese, dass veränderte Lebensweisen zu körperlichen Anpassungen führen können, die an die Nachkommen vererbt werden. Diese Art der Vererbung ist allerdings keine genetische, sondern "nur" eine epigenetische. Umwelteinflüsse und Verhaltensweisen verändern nicht die vererbten Baupläne der Lebewesen und ihrer Nachkommen, sondern lediglich die Nutzung der Baupläne. Aber immerhin können einige durch Umwelteinflüsse und Verhaltensweisen veränderte Gen-Aktivitäten epigenetisch vererbt werden. Neue Arten können dadurch allerdings nicht entstehen und letztlich lässt sich die Evolution der Spezies auch nicht epigenetisch erklären.

Es ist nicht bekannt, ob Lamarck seine Evolutionstheorie völlig unabhängig entwickelte. Es war aber zu seiner Zeit eine übliche Vorstellung, dass erworbene Eigenschaften an Nachkommen vererbt werden könnten. Darum ist es eigentlich falsch, ausgerechnet diesen Teil seiner Theorie als Lamarckismus zu bezeichnen. Sein Buch inspirierte Charles Darwin und den zu Unrecht meistens unterschlagenen Alfred Russel Wallace zu deren Evolutionstheorien. Gemeinsam ist allen dreien, dass ihnen durch jahrelange intensive Naturbeobachtung die extreme Vielfalt und Anpassung der Spezies an ihre jeweiligen Umwelten bewußt geworden war und dass sie das mit rein natürlichen Mechanismen zu erklären versuchten. Das unterscheidet naturwissenschaftliche Hypothesen und Theorien grundlegend von den Schöpfungsmythen, von denen die Menschheit jede Menge hervorgebracht hat. Außer von de Lamarck wurden die Evolutionstheorie von Wallace unter anderem auch beeinflusst durch die Reiseberichte von Alexander von Humboldt und Darwin sowie durch das 1844 von Robert Chambers zunächst anonym veröffentlichte populärwissenschaftliche Buch: "Vestiges of the Natural History of Creation".

Wallace beschrieb seine Ideen zuerst 1855 im vielbeachteten Artikel: "On the Law that has regulated the Introduction of New Species" (Über das Gesetz, das die Einführung neuer Arten regulierte). Am 9. März 1858 schickte Wallace Darwin einen Brief, den Darwin am 1. Juni 1858 erhielt. Der Brief enthielt ein Manuskript mit dem Titel: "On the Tendency of Varieties to Depart Indefinitely From the Original Type" (Über die Tendenz der Arten, sich auf unbestimmte Zeit vom ursprünglichen Typ zu entfernen). Es war eine fertige Evolutionstheorie und entsprach fast genau der noch unveröffentlichten Evolutionstheorie von Darwin. Darwin erzählte davon seinen Freunden Charles Lyell und Joseph Dalton Hooker. Diese präsentierten daraufhin am 1. Juli 1858 die Abhandlung von Wallace und ganz ähnliche ältere Arbeiten von Darwin in einem Vortrag vor der Linnean Society of London. Danach beeilte sich Darwin, endlich sein Buch mit einer ausführlichen Darstellung seiner Evolutionstheorie fertig zu stellen.

Darwin und Wallace war bewußt geworden, dass die Individuen einer Spezies nicht alle gleich waren und dass Populationen über längere Zeiträume hinweg konstant bleiben, obwohl sie einen großen Überschuss von Nachkommen produzieren. Es konnte also immer nur ein kleiner Teil der Nachkommen überleben. Diese Erkenntnisse führten beide zu der Hypothese, dass immer nur die am besten angepassten Individuen überleben und dass sich ändernde Umweltbedingungen nicht alle Individuen gleich hart treffen würden. Deshalb würden sich rein zufällig besser angepasste Individuen stärker vermehren und die zufällig schlechter angepassten wären vom Aussterben bedroht. Darwin erklärte die evolutionäre Entwicklung der Arten nicht nur durch natürliche Selektion im Sinne einer Durchsetzung der am besten Angepassten. Er erkannte auch die Bedeutung der sexuellen Selektion. Am stärksten vermehren sich nämlich nicht unbedingt die am besten an ihre Umwelt angepassten, sondern oft die für den Geschmack des anderen Geschlechts attraktivsten Individuen.

Viele Biologiebücher nennen die Evolutionstheorie von Lamarck überholt und endgültig widerlegt. Das ist aber nicht ganz richtig. Denn seine Vorstellung von mehrfachen Urzeugungen wurde von Louis Pasteur nur scheinbar widerlegt. Neuere Analysen des bei allen heute bekannten Lebewesen nahezu gleichen genetischen Codes sprechen stark dafür, dass in der frühen Erdgeschichte mehrfach unabhängig von einander Lebewesen mit unterschiedlichen genetischen Codes entstanden, von denen sich nur die mit einem optimierten genetischen Code durchsetzten, während die übrigen wahrscheinlich ausstarben (Stephen J. Freeland und Laurence D. Hurst - Der raffinierte Code des Lebens - Spektrum der Wissenschaft, Juli 2004, S.86-93).

Ebenfalls nicht ganz falsch war die Annahme von Lamarck, dass sich ändernde Umweltbedingungen die Anpassung der Arten beschleunigen können. Darwin erklärte die Mutationen für rein zufällig, aber tatsächlich ist heute bekannt, dass die Mutationshäufigkeit zunimmt, wenn sich die Umweltbedingungen verschlechtern.

Klar durchgesetzt hat sich allerdings Darwins Theorie mit der Annahme, dass alle heute lebenden Organismen einen gemeinsamen Vorfahren haben. Insgesamt kann man also feststellen, dass Lamarck nicht ganz unrecht und Darwin und Wallace nicht ganz recht hatten. Außerdem gibt es Textpassagen von Darwin, die man heute eher de Lamarck zugeordnet hätte.

Schöpfungsmythen Lamarck Darwin und Russel Wallace
Schöpfungsmythen "erklären" die Entstehung der Spezies durch übernatürliche Mächte, die alle Spezies praktisch gleichzeitig entstehen ließen. Lamarck vermutete, dass die ersten, noch ganz einfachen Urlebewesen unabhängig von einander durch mehrfache Urzeugungen entstanden. Aus ihnen sollten sich immer in Richtung zunehmender Komplexität die heutigen Spezies entwickelt haben. Demnach hätten beispielsweise Pflanzen und Tiere keine gemeinsamen Vorfahren. Dass Arten auch aussterben konnten, glaubte er nicht. Darwin und Wallace meinten, verschiedene Spezies hätten sich aus gemeinsamen Vorfahren entwickelt. Sie erklärten nicht, wie das allererste Lebewesen entstand.
Schöpfungsmythen erklären die Entstehung der Welt mit fantasievollen Geschichten. Sie können als Gleichnisse ganz nett sein. Es gibt nur keinen vernünftigen Grund, sie für wahr zu halten. Lamarck glaubte, dass veränderte Lebensweisen zu vererbbaren körperlichen Anpassungen führen können. Genetisch ist das falsch, aber epigenetisch teilweise richtig. Darwin und Russel Wallace erkannten unabhängig von einander, dass die Unterschiedlichkeit der Individuen einer Spezies kombiniert mit einer Überproduktion von Nachkommen eine Selektion attraktiver oder besser angepasster Eigenschaften ermöglicht und dass dies eine Evolution von Spezies ermöglicht.

Schöpfungsmythen nach oben

Schöpfungsmythen erklären die Entstehung der Spezies nicht mit natürlichen Mechanismen, sondern einfach mit dem Wirken eines Gottes oder eines gottähnlichen Wesens wie der Regembogenschlange der Aborigines. Besonders ausgeprägt bei Naturreligionen und unterentwickelt bei den monotheistischen Religionen (Judentum, Christentum und Islam) ist der respektvolle Umgang mit der Natur. Ein Problem von Judentum, Christentum und Islam sind die vermeintlich heiligen und deswegen unfehlbaren Bücher, in denen erzählt wird, alle heute lebenden Spezies seien vor kaum mehr als 6000 Jahren von einem Gott geschaffen worden. Die katholische Kirche hat unter dem Druck naturwissenschaftlicher Erkenntnisse gelernt, diese Schöpfungsgeschichte als Gleichnis zu interpretieren. Kreationisten und andere religiöse Fundamentalisten leugnen jedoch alle Fakten, die einer Interpretation der Schöpfungsgeschichte als göttlichem Tatsachenbericht widersprechen. In den USA versuchen Kreationisten immer wieder, den Evolutions-Unterricht in den Schulen zu verbieten. Weit verbreitet ist deshalb auch das Homeschooling. Die Kinder sollen nicht in Schulen Fakten kennenlernen, durch die religiöse Dogmen widerlegt werden. Dieser Konflikt zwischen religiösen Dogmen und dem naturwissenschaftlichen Bestehen auf einer möglichst vorurteilsfreien und allein auf Beobachtungen und Experimenten beruhenden Wahrheitssuche führte zur kirchlichen Verfolgung von Wissenschaftlern und heute zunehmend zu einer weitverbreiteten Wissenschaftfeindlichkeit bei den Evangelikalen und anderen eher orthodoxen oder fundamentalistischen Religionsgemeinschaften.

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