Synthetische Evolutionstheorie

Bei der modernen evolutionären Synthese geht es um Evolution. Sie erklärte, wie die Entdeckungen von Gregor Mendel mit Charles Darwins Theorie der Evolution durch natürliche Auslese übereinstimmen. Mendel fand heraus, wie wir unsere Gene vererben.

Zu den wichtigsten Biologen, die an der Synthese mitgearbeitet haben, gehörten Julian Huxley, Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr, Ronald Fisher, J.B.S. Haldane, Sewall Wright, G.G. Simpson, E.B. Ford, Bernhard Rensch und G. Ledyard Stebbins.

Die Theorie

Die moderne Synthese brachte Darwins Idee auf den neuesten Stand. Sie überbrückte die Kluft zwischen verschiedenen Arten von Biologen: Genetiker, Naturforscher und Paläontologen.

Das steht dort:

Die Evolution lässt sich durch das erklären, was wir über die Genetik wissen und was wir von Tieren und Pflanzen sehen, die in der freien Natur leben.
Die Vielfalt der Gene (Allele), die in natürlichen Populationen getragen werden, ist ein Schlüsselfaktor der Evolution.
Die natürliche Auslese ist der Hauptmechanismus des Wandels. Selbst ein sehr geringer Vorteil kann wichtig sein, der von Generation zu Generation weitergeführt wird. Der Kampf um die Existenz von Tieren und Pflanzen in der freien Natur führt zur natürlichen Auslese. Nur diejenigen, die überleben und sich fortpflanzen, geben ihre Gene an die nächste Generation weiter.
Wir stellen fest, dass die Stärke der natürlichen Auslese in der Wildnis größer war, als selbst Darwin erwartet hatte.
Die Evolution vollzieht sich allmählich: Es kommt zur natürlichen Selektion, und kleine genetische Veränderungen sammeln sich an. Die Arten ändern sich von einer Generation zur nächsten nur wenig. Große Veränderungen kommen von Zeit zu Zeit vor, aber sie sind sehr selten. Die genetische Drift ist normalerweise weniger wichtig als die natürliche Selektion. Sie kann in kleinen Populationen wichtig sein.
In der Paläontologie versuchen wir, die Veränderungen der Fossilien im Laufe der Zeit zu verstehen. Wir denken, dass die gleichen Faktoren, die heute wirken, auch in der Vergangenheit gewirkt haben.
Wenn sich die Umstände ändern, kann das Tempo der Entwicklung schneller oder langsamer werden, aber die Ursachen sind die gleichen.

Die Idee, dass neue Arten nach der Aufspaltung von Populationen auftreten, ist viel diskutiert worden. Geographische Isolation führt oft zur Speziation. Bei Pflanzen muss die Polyploidie in jede Betrachtung der Speziation einbezogen werden.

"Die Evolution besteht hauptsächlich aus Änderungen der Häufigkeiten von Allelen zwischen einer Generation und einer anderen".

Dies zeigt, wie einige Biologen die Synthese sehen.

Fast alle Aspekte der Synthese sind zeitweise in Frage gestellt worden, mit unterschiedlichem Erfolg. Es besteht jedoch kein Zweifel, dass die Synthese ein großer Meilenstein in der Evolutionsbiologie war. Sie räumte viele Verwirrungen auf und war direkt dafür verantwortlich, dass nach dem Zweiten Weltkrieg viele Forschungsarbeiten angeregt wurden.

Nach der Synthese

Seit der Synthese sind mehrere Entdeckungen in den Geowissenschaften und der Biologie gemacht worden. Hier sind einige der Themen aufgelistet, die für die evolutionäre Synthese relevant sind und die fundiert erscheinen.

Verständnis der Erdgeschichte

Die Erde ist die Bühne, auf der das evolutionäre Stück aufgeführt wird. Darwin untersuchte die Evolution im Zusammenhang mit der Geologie von Charles Lyell, aber wir wissen heute mehr über die historische Geologie.

Das Alter der Erde ist nach oben korrigiert worden. Es wird jetzt auf 4,56 Milliarden Jahre geschätzt, was etwa einem Drittel des Alters des Universums entspricht. Das Phanerozoikum nimmt nur das letzte 1/9 dieser Zeit ein.

Alfred Wegeners Idee der Kontinentalverschiebung setzte sich um 1960 durch. Das Schlüsselprinzip der Plattentektonik besteht darin, dass die Lithosphäre als getrennte und unterschiedliche tektonische Platten existiert. Diese Platten bewegen sich langsam auf der darunter liegenden Asthenosphäre. Diese Entdeckung verbindet Phänomene wie Vulkane, Erdbeben und Orogenese und liefert Daten für viele paläogeographische Fragen. Eine wichtige Frage ist noch unklar: Wann begann die Plattentektonik?

Unser Verständnis der Entwicklung der Erdatmosphäre hat Fortschritte gemacht. Die Substitution von Kohlendioxid durch Sauerstoff in der Atmosphäre fand im Proterozoikum statt. Sie wurde wahrscheinlich durch Cyanobakterien verursacht, deren Kolonien als Stromatolithen versteinerten. Dieses große Oxygenierungsereignis führte zur Entwicklung aerober Organismen. Es führte auch zu den ersten grossen Eiszeiten.

Geologen haben Fossilien von mikrobiellem Leben gefunden und untersucht. Diese Gesteine wurden auf vor etwa 3,465 Milliarden Jahren datiert. Walcott war der erste Geologe, der anhand der mikroskopischen Untersuchung dünner Gesteinsscheiben fossile Bakterien aus der Zeit vor dem Kambrium identifizierte. Er war auch der Meinung, dass Stromatolithen organischen Ursprungs sind. Seine Ideen wurden damals nicht akzeptiert, können aber heute als große Entdeckungen gewürdigt werden.

Informationen über Paläoklimata sind zunehmend verfügbar und werden in der Paläontologie verwendet. Ein Beispiel: Im Proterozoikum kam es zu massiven Eiszeiten, nachdem der _CO2-Gehalt in der Atmosphäre stark abgenommen hatte. Diese Eiszeiten waren ungeheuer lang und führten zu einem Absturz der Mikroflora. Siehe auch Kryogenische Periode und Schneeball-Erde.

Katastrophe und Massenaussterben. Eine teilweise Wiedereingliederung des Katastrophismus ist eingetreten, und die Bedeutung der Massenauslöschungen in der großräumigen Entwicklung ist jetzt offensichtlich. Auslöschungsereignisse stören die Beziehungen zwischen vielen Lebensformen und können dominante Formen entfernen und einen Strom adaptiver Strahlung zwischen den verbleibenden Gruppen freisetzen. Zu den Ursachen gehören Meteoriteneinschläge (K-T-Kreuzung; endordiovizische Aussterbeereignisse), Flutbasaltprovinzen (Dekkanfallen an der K/T-Kreuzung; sibirische Fallen an der P-T-Kreuzung) und andere weniger dramatische Prozesse.

Schlussfolgerung: Unser heutiges Wissen über die Erdgeschichte deutet stark darauf hin, dass geophysikalische Großereignisse die Makro- und Megaevolution beeinflusst haben. Diese Begriffe beziehen sich auf die Evolution oberhalb der Artenebene, einschließlich solcher Ereignisse wie Massenaussterben, adaptive Strahlung und die wichtigsten Übergänge in der Evolution.

Fossilienfunde

Ab dem späten 20. Jahrhundert führten Wissenschaftler Ausgrabungen in Teilen der Welt durch, die bis dahin kaum untersucht worden waren. Es gibt auch eine neue Wertschätzung für Fossilien, die im 19. Jahrhundert entdeckt, aber damals noch nicht geschätzt wurden. Es wurden viele herausragende Entdeckungen gemacht, und einige davon haben Auswirkungen auf die Evolutionstheorie.

Die Entdeckung der Jehol-Biota: Dinobirds und frühe Vögel aus der Unterkreide von Liaoning, N.E. China. Dies zeigt, dass sich die Vögel aus den coelurosaurischen Theropoden-Dinosauriern entwickelt haben.
Studien über Stamm-Tetrapoden aus dem Oberdevon.
Die frühen Stadien der Walevolution.
Die Entwicklung von Plattfischen (Pleuronectiformes), wie Scholle, Seezunge, Steinbutt und Heilbutt. Ihre Jungen sind vollkommen symmetrisch, aber der Kopf wird während einer Metamorphose umgestaltet. Ein Auge bewegt sich auf die andere Seite, nahe an das andere Auge. Einige Arten haben beide Augen auf der linken Seite (Steinbutt), andere auf der rechten (Heilbutt, Seezunge); alle lebenden und fossilen Plattfische zeigen bis heute eine "Augen"- und eine "Blind"-Seite. Darwin sagte eine allmähliche Migration des Auges in der Evolution voraus, die die Metamorphose der lebenden Formen widerspiegelt.
Eine kürzlich durchgeführte Untersuchung von zwei fossilen Arten aus dem Eozän zeigt, dass "der Zusammenbau des Plattfisch-Körperplans allmählich und schrittweise erfolgte". Die Zwischenstadien waren voll lebensfähig: Diese Formen erstreckten sich über zwei geologische Stadien und kommen an Standorten vor, die ebenfalls Plattfische mit der vollen Schädelasymmetrie hervorbringen. Die Evolution der Plattfische fällt direkt in die evolutionäre Synthese.

Evo-devo

Wichtige Arbeiten auf dem Gebiet der Genetik haben zu einem neuen Ansatz für die Entwicklung von Tieren geführt. Das Gebiet wird evolutionäre Entwicklungsbiologie oder kurz evo-devo genannt.

Es gibt klare Beweise dafür, dass ein großer Teil der Entwicklung durch spezielle genetische Systeme mit Hox-Genen eng kontrolliert wird. In seinem Nobelpreis-Vortrag sagte E.B. Lewis: "Letztlich sollten Vergleiche der [Kontrollkomplexe] im gesamten Tierreich ein Bild davon vermitteln, wie sich die Organismen, aber auch die [Kontrollgene] entwickelt haben".

Im Jahr 2000 war ein spezieller Abschnitt der Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dem Evo-Devo gewidmet, und eine ganze Ausgabe 2005 des Journal of Experimental Zoology Teil B: Molecular and Developmental Evolution war den zentralen Evo-Devo-Themen evolutionäre Innovation und morphologische Neuheit gewidmet.

Ein Überblick über das Gebiet für den allgemeinen Leser gibt Beispiele.