Rudiment
Vestigialorgane sind Organe des Körpers, die kleiner und einfacher sind als bei verwandten Arten. Sie haben ihr ursprüngliches Merkmal verloren oder fast verloren.
Vestigialität ist ein Beweis für Evolution, da sie nur dann Sinn macht, wenn Evolution stattgefunden hat. Sie waren eines der Rätsel der vordarwinistischen Naturgeschichte. Das Rätsel verschwand, als die Biologen erkannten, dass sie einst an Anpassungen arbeiteten, an den Vorfahren der heutigen Tiere.
Sie kommen bei Tieren (und Pflanzen) vor, die ihren Lebensstil seit ihren Vorfahren verändert haben. So verloren Schlangen ihre Beine, als sich ihr Bewegungssystem veränderte. Aber eine Schlangenart - die Boas - haben rudimentäre Hinterbeine und ein Becken. Der menschliche Wurmfortsatz ist ein weiteres Beispiel. Dieser war viel größer und speicherte Mikroben, die Cellulase produzierten, um pflanzliche Zellwände abzubauen. Die Blätter sind die Hauptnahrung der Affen, aber sie sind kein Hauptbestandteil der menschlichen Ernährung. Zellulose kann von unserer Spezies nicht verdaut werden.
Ein unbenutztes Organ degeneriert in der Regel und wird kleiner oder verschwindet ganz. So verlieren Amphibien, die in dunklen Höhlen leben, ihr Augenlicht und ihre Körperfarbe. Mutationen häufen sich an. Alle Strukturen benötigen Energie für ihre Entwicklung, ihren Erhalt und ihr Gewicht. Dies und das Risiko einer Erkrankung des Teils (z.B. Infektion, Krebs) bieten eine gewisse Auswahl für die Entfernung von Teilen, die der Fitness eines Organismus nicht mehr helfen.
Der menschliche Blinddarm wurde aufgrund von Todesfällen durch Blinddarmentzündung gegen ihn selektiert. Die Blinddarmentzündung war bis in die Neuzeit unbehandelbar. Der Selektionsdruck war wahrscheinlich schwach, weil die meisten Fälle erst nach dem Alter des Fruchtbarkeitsgipfels auftreten.
Beobachtungen an dem höhlenbewohnenden Amphipoden Gammarus minus zeigten eine aktive Selektion gegen ihre rudimentären Augen. Bei der Paarung bleiben die Männchen nach der Befruchtung etwa eine Woche lang auf den Weibchen sitzen, um sie vor anderen Männchen zu schützen. Die Augengrößen der verpaarten Männchen wurden mit denen der unverpaarten Männchen verglichen. Die Augengrößen der gepaarten Männchen waren kleiner als die der ungepaarten Männchen. Offensichtlich hatten die gepaarten Männer im Durchschnitt eine höhere Fruchtbarkeit als die ungepaarten Männer. Der Selektionsgradient wurde auf -0,30 geschätzt, was bedeutet, dass die Selektion für kleine Augen ziemlich stark war. Die Forscher nahmen an, dass der Verlust des Sehvermögens mehr vom Nervensystem zur Verarbeitung anderer sensorischer Inputs freisetzte. p310
Gelegentlich werden rudimentäre Organe durch Selektion einer neuen Funktion zugeführt. So waren die Gehörknöchelchen von Säugetieren einst Knochen im Kiefer von frühen Ursäugetieren, den Therapsida. Die Halfter der Fliegen sind ein perfektes Beispiel. Für dieses Phänomen wurde der Begriff Exaptation geprägt.
Fitness
Alle Funktionen und Strukturen entwickeln und verändern sich, weil sie die biologische Fitness des Organismus beeinflussen. Sie machen es mehr oder weniger wahrscheinlich, dass sich Individuen reproduzieren und Gene für die nächste Generation beisteuern. So erhöht z.B. die Fähigkeit eines Frosches, den Biss seiner lokalen Giftschlange zu überleben, seine Fitness. Lebt er jedoch in einem Gebiet, in dem die Schlange nicht überlebt, verringert er seine Fitness. Das liegt daran, dass sie die "Kosten" eines komplizierten Mechanismus trägt, ohne einen Vorteil in Bezug auf Überleben und Fortpflanzung zu erhalten. Es funktioniert auch andersherum. Schlangen, die giftige Beute fressen, müssen Wege finden, um die Giftstoffe der Beute zu überleben. Die Verdauung und der Stoffwechsel der Schlange sind langsamer, und sie bewegen sich langsamer. Siehe rauhhäutige Molche und Strumpfbandnattern.
Alles hat seinen Preis: entweder verbraucht es Energie oder seine Struktur nimmt Raum ein, der anders genutzt werden könnte.
Fragen und Antworten
F: Was sind rudimentäre Organe?
A: Restseitige Organe sind Organe des Körpers, die kleiner und einfacher sind als bei verwandten Arten. Sie haben ihre ursprüngliche Funktion verloren oder fast verloren und sind ein Beweis für die Evolution.
F: Wie entstehen rudimentäre Organe?
A: Restseitige Organe treten bei Tieren (und Pflanzen) auf, die ihre Lebensweise gegenüber ihren Vorfahren verändert haben. Zum Beispiel haben Schlangen ihre Beine verloren, als sich ihr Bewegungsapparat veränderte.
F: Was ist ein Beispiel für ein rudimentäres Organ beim Menschen?
A: Der Wurmfortsatz des Menschen ist ein Beispiel für ein rudimentäres Organ beim Menschen. Er war viel größer und enthielt Mikroben, die Zellulase produzierten, um pflanzliche Zellwände aufzuspalten, wird aber nicht mehr verwendet, seit Blätter nicht mehr zur Hauptnahrung des Menschen gehören.
F: Warum degenerieren unbenutzte Organe in der Regel?
A: Ungenutzte Organe degenerieren in der Regel, weil sie Energie für ihre Entwicklung, ihren Unterhalt und ihr Gewicht benötigen, aber keinen Nutzen für die Fitness des Organismus bringen, so dass es einen Selektionsdruck gegen sie gibt. Darüber hinaus können sie anfälliger für Krankheiten wie Infektionen oder Krebs sein, wenn sie nicht genutzt werden.
F: Kann die Selektion ein rudimentäres Organ in etwas Nützliches verwandeln?
A: Ja, gelegentlich kann die Selektion ein rudimentäres Organ in etwas Nützliches verwandeln - dieses Phänomen ist als Exaptation bekannt. Ein Beispiel dafür sind die Gehörknöchelchen der Säugetiere, die einst Knochen im Kiefer der frühen Ursäugetiere (Therapsida) waren.
F: Was haben die Forscher beim höhlenbewohnenden Amphipoden Gammarus minus beobachtet?
A: Die Forscher beobachteten eine aktive Selektion gegen die rudimentären Augen des höhlenbewohnenden Amphipoden Gammarus minus bei der Paarung - gepaarte Männchen hatten im Durchschnitt kleinere Augen als ungepaarte Männchen, da die höhere Fruchtbarkeitsrate mit kleinen Augen zusammenhängt, die mehr Ressourcen des Nervensystems freisetzen, um stattdessen andere Sinneseindrücke zu verarbeiten.
