Baum des Lebens (Biologie)

Vorläufer

Lamarck

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) schuf in seiner Philosophie Zoologique (1809) den ersten verzweigten Baum der Tiere. Es war ein auf dem Kopf stehender Baum, der mit Würmern begann und mit Säugetieren endete. Lamarck glaubte jedoch nicht an die gemeinsame Abstammung allen Lebens. Stattdessen glaubte er, dass das Leben aus getrennten parallelen Linien besteht, die vom Einfachen zum Komplexen fortschreiten.

Hitchcock

Der amerikanische Geologe Edward Hitchcock (1763-1864) veröffentlichte 1840 in seiner Elementargeologie den ersten auf Paläontologie basierenden Lebensbaum. Auf der vertikalen Achse befinden sich paläontologische Perioden. Hitchcock erstellte einen separaten Baum für Pflanzen (links) und Tiere (rechts). Die Pflanzen- und Tierbäume sind unten in der Grafik nicht miteinander verbunden. Außerdem beginnt jeder Baum mit mehreren Ursprüngen. Es handelt sich jedoch nicht um evolutionäre Bäume, denn Hitchcock glaubte, dass eine Gottheit der Akteur des Wandels sei.

Überreste

Die erste Ausgabe von Robert Chambers' Vestiges of the Natural History of Creation wurde 1844 anonym veröffentlicht. Sie enthielt ein baumartiges Diagramm im Kapitel "Hypothese der Entwicklung des Pflanzen- und Tierreichs". Es zeigt ein Modell der embryologischen Entwicklung, bei dem Fische (F), Reptilien (R) und Vögel (B) Zweige von einem Pfad darstellen, der zu Säugetieren (M) führt.

Im Text wird diese Verzweigungsbaum-Idee versuchsweise auf die Geschichte des Lebens auf der Erde angewandt: "Es mag Verzweigungen geben". ^p191

Ausklappbare paläontologische Karte von Edward Hitchcock in 'Elementary Geology' (1840)


Diagramm aus Überresten der Naturgeschichte der Schöpfung, 1844. p212

Darwins Baum des Lebens

Charles Darwin (1809-1882) war der erste, der einen evolutionären Lebensbaum erstellte. Er war sehr vorsichtig mit der Möglichkeit, die Geschichte des Lebens zu rekonstruieren. In Kapitel IV von On the Origin of Species (1859) stellte er ein abstraktes Diagramm eines theoretischen Lebensbaums für Arten einer unbenannten großen Gattung vor (siehe Abbildung).

Mit Darwins eigenen Worten: "So werden die kleinen Unterschiede, die die Sorten derselben Art unterscheiden, stetig zunehmen, bis sie den größeren Unterschieden zwischen Arten derselben Gattung oder sogar verschiedener Gattungen entsprechen.

Dabei handelt es sich um ein verzweigtes Muster ohne Artennamen, im Gegensatz zu dem eher linearen Baum, den Ernst Haeckel Jahre später schuf.

In seiner Zusammenfassung zu dem in der 6. Ausgabe von 1872 überarbeiteten Abschnitt erläutert Darwin seine Ansichten über den Baum des Lebens:

Die Affinitäten aller Wesen derselben Klasse sind manchmal durch einen großen Baum dargestellt worden. Ich glaube, dieses Gleichnis spricht weitgehend die Wahrheit. Die grünen und knospenden Zweige können existierende Arten repräsentieren; und die in früheren Jahren erzeugten Zweige können die lange Abfolge von ausgestorbenen Arten repräsentieren...
Die in große Äste und diese in kleinere und kleinere Zweige
unterteilten Glieder waren selbst einmal, als der Baum jung war, knospende Zweige; und diese Verbindung der früheren und gegenwärtigen Knospen durch sich verzweigende Zweige könnte durchaus die Einteilung aller ausgestorbenen und lebenden Arten in Gruppen darstellen, die Gruppen untergeordnet sind.
Von den vielen Zweigen, die blühten, als der Baum noch ein einfacher Strauch war, sind nur zwei oder drei zu großen Zweigen herangewachsen, die heute überleben und die anderen Zweige tragen; so haben von den Arten, die in längst vergangenen geologischen Perioden lebten, nur sehr wenige lebende und veränderte Nachkommen hinterlassen. Seit dem ersten Wachstum des Baumes ist so mancher Ast und Ast verfault und abgefallen; und diese abgefallenen Äste verschiedener Größe repräsentieren vielleicht jene ganzen Ordnungen, Familien und Gattungen, die heute keine lebenden Vertreter mehr haben und die uns nur noch im fossilen Zustand bekannt sind.
So wie wir hier und da einen dünnen, umherstreifenden Ast sehen, der von einer Gabel tief unten in einem Baum entspringt, und der zufällig begünstigt wurde und auf seinem Gipfel noch lebt, so sehen wir gelegentlich ein Tier wie den Ornithorhynchus (Schnabeltier) oder Lepidosiren (südamerikanischer Lungenfisch), der in gewissem Maße durch seine Verwandtschaft zwei große Lebenszweige miteinander verbindet, und der anscheinend vor tödlicher Konkurrenz gerettet wurde, indem er eine geschützte Station bewohnt hat.
So wie Knospen durch Wachstum frische Knospen hervorbringen, und diese, wenn auch kräftig, verzweigen sich und überragen auf allen Seiten so manchen schwächeren Zweig, so ist es meiner Meinung nach
von Generation
 zu Generation mit dem großen Baum des Lebens gewesen, der mit seinen toten und abgebrochenen Zweigen die Erdkruste ausfüllt und die Oberfläche mit seinen immer weiter verzweigten und schönen Verästelungen bedeckt.

...-COPY12, 1872.

Das Bild des Lebensbaums, das in Darwins On the Origin of Species by Natural Selection, 1859, erschien. Es war die einzige Illustration des Buches.

Der Baum des Lebens heute

Das Modell eines Baumes wird immer noch als gültig für eukaryotische Lebensformen angesehen. Forschungen an den frühesten Ästen des Eukaryotenbaums legen einen Baum mit entweder vier Supergruppen oder zwei Supergruppen nahe. Es scheint noch keinen Konsens zu geben; in einem Übersichtsartikel kommen Roger und Simpson zu dem Schluss, dass "bei der gegenwärtigen Geschwindigkeit, mit der sich unser Verständnis des Eukaryotenbaums des Lebens verändert, wir mit Vorsicht vorgehen sollten".

Biologen erkennen nun an, dass die Prokaryonten, die Bakterien und Archaeen die Fähigkeit haben, genetische Information zwischen nicht verwandten Organismen durch horizontalen Gentransfer (HGT) zu übertragen. Rekombination, Genverlust, Duplikation und Genschaffung sind einige der Prozesse, durch die Gene innerhalb und zwischen bakteriellen und archaischen Spezies übertragen werden können, was zu Variationen führt, die nicht auf den vertikalen Transfer zurückzuführen sind. Es gibt neue Beweise dafür, dass HGT innerhalb der Prokaryonten auf der Ein- und Mehrzellenebene auftritt, und es zeichnet sich nun die Ansicht ab, dass der Baum des Lebens ein unvollständiges Bild der Evolution des Lebens vermittelt. Er war ein nützliches Instrument zum Verständnis der grundlegenden Prozesse der Evolution, kann aber nicht die ganze Komplexität der Situation erklären.

Aktueller Lebensbaum mit horizontalen Gentransfers.

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Verwandte Seiten

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