Evolution für Dummies E-Book

Greg Krukonis

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: ...für Dummies
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2013

Seitenzahl: 657

Beschreibung

Von Ihrem Körperbau bis zu Ihrem Verhalten bei der Partnerwahl - all Ihre vererbbaren Eigenschaften sind wie bei sämtlichen Lebewesen dieser Erde durch die Evolution bestimmt. Aber was ist Evolution überhaupt? Was treibt sie an? Greg Krukonis und Tracy Barr nehmen Sie mit auf eine spannende Reise durch die Geschichte der Evolution - von Darwins Theorie bis zu den neusten wissenschaftlichen Erkenntnissen. Sie erfahren, was natürliche Selektion ist und wie sie funktioniert, welche wichtige Rolle die Genetik bei der Evolution der Arten spielt und wie sie für die unglaubliche Vielfalt des Lebens auf der Erde gesorgt hat.

Leseprobe

Evolution für Dummies – Schummelseite

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

1. Auflage 2013

© 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim

Original English language edition »Evolution For Dummies«:

Copyright © 2008 by John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, West Sussex, England.

All rights reserved including the right of reproduction in whole or in part in any form.

This E-Book published under license with the original publisher John Wiley and Sons, Inc.

Copyright der englischsprachigen Originalausgabe »Evolution For Dummies«

© 2008 von John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, West Sussex, England.

Alle Rechte vorbehalten inklusive des Rechtes auf Reproduktion im Ganzen oder in Teilen und in jeglicher Form. Dieses E-Book wird mit Genehmigung des Original-Verlages John Wiley and Sons, Inc. publiziert.

Aus urheberrechtlichen Gründen sind die Cartoons in dieser E-Book-Ausgabe nicht verfügbar.

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Das vorliegende Werk wurde sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren und Verlag für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie eventuelle Druckfehler keine Haftung.

Korrektur: Tina Blasche, Neuenhagen

Satz: Mitterweger & Partner, Plankstadt

Print ISBN: 9783527708529ePDF ISBN: 9783527668991ISBN ePub: 9783527669004ISBN mobi: 9783527669011

Über die Autoren

Dr. Greg Krukonis: Greg Kukonis studierte Biologie an der Universität von Pennsylvania und promovierte anschließend im Fachbereich Ökologie und Evolutionsbiologie an der Universität von Arizona. Er forschte an der Wesleyan Universität in Middletown, in Connecticut und in Stanford. Derzeit lehrt Greg Krukonis als außerplanmäßiger Professor der Biologie im Lewis and Clark College in Portland, Oregon.

Tracy Barr: Tracy Barr ist Autorin und Lektorin und verfasste allein oder mit anderen Autoren bereits etliche Bücher für Wiley. Sie lebt mit ihrem Mann und den vier Kindern in Indianapolis.

Über die Übersetzerin

Dr. Susanne Katharina Hemschemeier forschte viele Jahre als Mikrobiologin und Proteinbiochemikerin an der Universität Bielefeld, in Gießen und an der UCLA in Los Angeles, bevor sie die praktische Arbeit im Labor an den Nagel hängte und sich in Mainz mit der Erstellung von E-Learning-Materialien für das Chemie- und Biochemiestudium befasste. Sie arbeitet derzeit als selbstständige Autorin und Übersetzerin für wissenschaftliche Texte und lebt mit ihrer Familie in Berlin und Stuttgart.

Inhaltsverzeichnis

Über die Autoren

Über die Übersetzerin

Einleitung

Über dieses Buch

Konventionen in diesem Buch

Was Sie nicht unbedingt lesen müssen

Törichte Annahmen über die Leser

Wie dieses Buch aufgebaut ist

Teil 1: Was Evolution ist

Teil 2: Wie Evolution funktioniert

Teil 3: Was Evolution macht

Teil 4: Evolution und Ihre Welt

Teil 5: Der Top-Ten-Teil

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden

Wie es weitergeht

Teil I Was ist Evolution?

1 Was Evolution ist und wozu Sie das wissen sollten

Die biologische Evolution auf einen Blick

Die Definition eines Gens

Was ist eine (Gen-)Frequenz?

Die Zeitskala der Evolution

Genetische Extreme: Mutation und Extinktion

Darwins geniale Ideen und Konzepte

Natürliche Selektion

Die Bildung einer neuen Art

Wie natürliche Selektion und Fitness zusammenpassen

Adaptive Eigenschaften

Die Evolutionsbiologie in post-darwinistischer Zeit

Evolutionsbiologie und ihre Anwendung heute

Evolution und Naturschutz

Evolution und Landwirtschaft

Evolution und Medizin

Eine letzte Frage – wie steht es mit Ihrer eigenen Evolution?

2 Evolutionswissenschaften gestern und heute

Evolution: Fakten und Theorien

Ein Erklärungsversuch: Evolution ist wie Schwerkraft

Denken wie ein Wissenschaftler

Ein Beleg für die Evolution

Einige Informationen zu DNA und Genetik

Der experimentelle Beleg

Die Veränderungsrate kann gemessen werden

Die wissenschaftliche Basis der natürlichen Selektion

Das Gradualismus-Konzept: Veränderungen im Laufe der Zeit

Das Alter der Erde

Fossilfunde

Biogeographische Verteilungsmuster oder der optimale Standort

Natürliche Selektion und Artbildung

3 Genetik für Einsteiger

Was ist Genetik?

DNA: Ein Riesenmolekül als Speicher genetischer Informationen

Die DNA steckt im Chromosom

Das Vier-Buchstaben-Alphabet der DNA

Wie DNA über RNA in Proteine übersetzt wird

Die Transkription – aus DNA wird RNA

Der genetische Code: von der RNA zum Protein

RNA, die nicht für Proteine codiert

Die Definition von Genen

Von Allelen und Genorten

Dominant, rezessiv – oder passiv-aggressiv?

Die Summe aller Gene – das Genom

Nicht die Größe zählt (oder: Wie man ein Genom aufbläht)

Die Anzahl der Gene

Genomorganisation – Kern, Mitochondrium oder freie DNA?

Die Kopienzahl

Sexuelle Reproduktion und Weitergabe des Genoms

Dominant oder nicht?

Genotyp und Phänotyp

Was das mit natürlicher Selektion zu tun hat

Teil II Wie die Evolution arbeitet

4 Variation: Die wichtigste Voraussetzung für Evolution

Was sind Variationen?

Das Grundkonzept der Variation

Phänotypische und genotypische Variation

Variationen, die für die Evolution wichtig sind

Populationsstruktur und Genfluss

Keine Variation ohne Mutationen

Evolution und Mutationen

Was kam zuerst – Mutation oder Selektion?

Verschiedene Arten von Mutationen

Schlechte Mutationen – gute Mutationen

Genfrequenzen und das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht

Wenn das Gleichgewicht nicht stimmt

Das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht in der Praxis

5 Natürliche Selektion und Adaptation

Natürliche versus künstliche Selektion

Gezielte Selektion

Stabilisierende Selektion

Adaptation: Veränderung durch natürliche Selektion

Adaptation – Ja oder Nein?

Die Exaptation: Wenn Selektion einen anderen Wege einschlägt

Das Chromosom – von Kopplungsgruppen und Beifahrern

Nicht immer ist es Adaptation

Evolution am Scheideweg – es gibt eben Grenzen

Große Sprinter, kleine Sprinter

Darwins und Grants Finken

6 Evolution per Zufall und genetische Drift: Wer Glück hat, kommt durch

Was ist Gendrift?

Kein Kopfzerbrechen über den Zufall

Auf der Ebene des Individuums

Auf der Ebene der Gameten

Wann Gendrift wirklich wichtig wird

Wenn Populationen klein sind

Wenn genetisch unterschiedliche Individuen die gleiche Fitness haben

Gendrift oder Selektion? – Mitunter schwer zu sagen…

Gendrift in Aktion: Auch große Populationen schrumpfen

Populationsengpässe als Flaschenhals

Der Gründereffekt

Die Hypothese des verschobenen Gleichgewichts

Die adaptive Landschaft: eine 3D-Fitnesskarte

Einfach spitze sein – auf dem eigenen Hügel

Wir kommen dann mal rüber…

7 Quantitative Genetik: Von Genen, die gemeinsam wirken

Warum quantitative Genetik wichtig ist

Interagierende Gene

Multigene Eigenschaften in Landwirtschaft und Medizin

Quantitative Merkmale

Kontinuierliche und nicht-kontinuierliche Merkmale

Die Grenze überschreiten

Die QTL-Kartierung multigener Merkmale

Die Heritabilität von quantitativen Merkmalen

Additiv oder nicht-additiv?

Die Vererbbarkeit phänotypischer Variation

Heritabilität im weiteren und engeren Sinne

Wie lässt sich die Stärke der Selektion messen?

8 Arten und Artbildung

Art und Artbildung auf einen Blick

Das biologische Artkonzept

Wenn aus einer Art zwei werden

Fast wie »Stille Post « – die Bildung von Ringarten

Die Komponenten der Artbildung

Kleine Änderungen summieren sich auf: Lokale Anpassung

Reproduktive Isolation: Der letzte Schritt zur Artbildung

Arten der Artbildung

Allopatrische Artbildung: Wenn der Berg zu hoch ist…

Allopatrische Artbildung durch Gründereffekte: auf zu neuen Ufern…

Parapatrische Artbildung: Nee, das hier geht gar nicht…

Sympatrische Artbildung: Ich mag dich schon, aber…

Inseln – Refugien der Artbildung

Ein Artkonzept für Bakterien

Bakterien kategorisch betrachtet

Periodische Selektion und gelegentliche Kehrwoche

9 Phylogenetik: Die Rekonstruktion des Baums des Lebens

Die Bedeutung der phylogenetischen Klassifizierung

Der Baum des Lebens: Verzweigungsmuster und Artbildungsprozesse

Ein einfacher Baum

Komplexere phylogenetische Bäume

Die Interpretation phylogenetischer Bäume

Die Knoten kennen

Die Orientierung behalten: Rauf, runter oder im Kreis

Was ist eine Gruppe?

Anleitung zur Rekonstruktion phylogenetischer Bäume

Merkmale für die Analyse finden

Fremdgruppen-Analyse zur Bestimmung einer abgeleitetenoder ursprünglichen Ausprägung

Die Gruppierung von Arten

Der phylogenetische Baum im Praxistest

Die Konstruktion eines Baumes

Die Identifizierung der Merkmale

Die Zuordnung von Polaritäten

Die Gruppierung von Arten

Phylogenetische Bäume in Aktion erleben

Beispiel 1: Der Zahnarzt aus Florida

Beispiel 2: HIV-Exposition

Beispiel 3: Entscheidung im Gerichtssaal

Teil III Was Evolution bewirkt

10 Die Evolution des Lebenszyklus

Evolution und Diversität der Lebenszyklen

Bis dass der Tod uns scheidet…die Evolution der Lebensdauer

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

Methusalem-Fliegen: Die Evolution der Lebensdauer im Labor

Der Kompromiss zwischen Überleben und Reproduktion

Vermehrung ist gut – aber manchmal auch nicht

Frühe oder späte Reproduktion: Warum warten?

Der Kompromiss zwischen Größe und Zahl der Nachkommen

Warum altern?

11 Die Einheiten der Selektion und die Evolution des Sozialverhaltens

Gesamtfitness und Verwandtenselektion

Gesamtfitness = Eigene Fitness + die Fitness der Verwandtschaft

Verwandtenselektion: Auf Kosten eigener Nachkommen derVerwandtschaft helfen

Die Ebenen der Selektion

Die Gruppenselektion

Selektion auf der Ebene des Gens

Die Evolution altruistischer Sozialsysteme

Kooperative Brutpflege

Wie du mir, so ich dir: reziproker Altruismus

Ein anderes Extrem: Die Eusozialität

Einer ist keiner: Der Vorteil der Vielzelligkeit

12 Evolution und Sexualität

Begriffe, die jeder anders interpretiert

Sexuelle Selektion: Die Kunst der Partnerwahl

Die Federn des Pfaus: Sexuelle Selektion und weibliches Wahlverhalten

Nur das Aussehen zählt: Die Runaway-Selektion

Die Hypothese der guten Gene: Ist man(n) so toll, wie man(n) aussieht?

Die Handicap-Hypothese

Sexuelle Selektion und Konkurrenz unter Männchen

Rivalenkämpfe

Indirekter Wettbewerb

Spermienkonkurrenz

Agieren aus dem Hinterhalt: Alternative Strategien der Männchen

Der Kampf der Geschlechter: Konflikte zwischen Männchen und Weibchen

Der Infantizid

Giftiges Sperma

Sex ist teuer – also wozu das Ganze?

Theorie 1: Sex produziert Parasiten-resistenten Nachwuchs

Theorie 2: Sex beschleunigt eine Anpassung durch die Kombinationseltener vorteilhafter Mutationen

Theorie 3: Sex ist gut, weil es schädliche Mutationen eliminieren kann

Die Evolution getrennter Geschlechter und das 50:50-Geschlechterverhältnis

Manchmal ist Alleinsein besser

Jedem Jungen sein Mädchen

Sex bei Bakterien

13 Koevolution: Die Evolution interagierender Arten

Die Definition der Koevolution

Koevolution und die Interaktion von Arten

Wettbewerb: Der Kampf der Giganten

Koevolution der einen oder anderen Art

Die Interaktion zwischen Pflanzen und Tieren

Bestäubungskriege

Die Evolution der Bestäubung durch Tiere

Die Verbreitung von Samen

Der Handel von Kost und Logis gegen Schutz

Krankheitssysteme: Parasitische Koevolution

Die australische Kaninchenplage

Erreger-Wirt-Interaktion im Labor

14 Die evolutionäre Entwicklungsbiologie

Die Entwicklung vom Embryo zum adulten Lebewesen

Der Entwicklungsprozess in Aktion – eine Baustelle

Der Einfluss der Umwelt

Kleine Veränderungen – große Auswirkungen

Die Grundidee der evolutionären Entwicklungsbiologie

Entwicklungsstufen = Evolutionsstufen

Frühe Stadien, späte Stadien

Timing ist alles

Warum das alles wichtig ist

Gene, die die Entwicklung kontrollieren: die Hox-Gene

Es bleibt in der Familie

Von Mäusen, Menschen und … Medusen!

15 Molekulare Evolution

Meins ist aber größer! – Das Genom

Genomgrößen auf einen Blick

Der C-Wert und das C-Wert-Paradoxon

Der Unterschied zwischen Genen und nicht-codierender DNA

Nicht-codierende DNA

Funktionen der nicht-codierenden DNA

Weder Funktion noch Schaden

Parasitische DNA

Codierende DNA: Wie lässt sich die Anzahl der Gene steigern?

Gene kapern: Der laterale Gentransfer

Exon shuffling: Das alternative Spleißen von Genen

Genduplikation: Wenn neue Gene entstehen

Die Neutraltheorie der molekularen Evolution

Altersbestimmungen mit der molekularen Uhr

Wenn’s nicht funktioniert

Wenn‘s gut funktioniert

Teil IV Evolution und Ihre Welt

16 Die Evolution des Menschen

Der Ursprung des Homo sapiens

Unser Platz im Baum des Lebens

In Stein gemeißelte Geschichte: Fossilien

Rekonstruktion der hominiden Evolution

Die Wanderung aus Afrika: Menschliche Migrationsmuster

Die Evolution des Homo sapiens

Natürliche Selektion wirkt noch immer

Sinkender Selektionsdruck

Die kulturelle Evolution

17 Die Evolution der AntibiotikaResistenz

Antibiotika und Antibiotika-Resistenzen unter der Lupe

Mikrobielle Haarspalterei: Antibiotika-Definitionen

Eine kurze Geschichte der Antibiotika-Resistenz

Tipps zur optimalen Resistenzentwicklung

Evolution durch Mutationen

Evolution durch Gentransfer

Resistenz auf zellulärer und biochemischer Ebene

Evolution scheibchenweise: Die partielle Resistenz

Der Kampf gegen die Antibiotika-Resistenz

Verbesserte Rezeptur! Neue Medikamente im Test

Lässt sich die Uhr zurückdrehen?

Der sinnvolle Einsatz von Antibiotika

18 HIV: Ursprung und Evolution eines Virus

Das Besondere an Viren

Sind Viren Lebewesen? Reine Definitionssache!

Virale Vermehrung – DNA, RNA oder retro?

Was ist HIV?

Der Feind im Chromosom

Ein Angriff auf die T-Zellen

Mutieren, mutieren, mutieren

Die Geschichte der HIV-Epidemie

Der Ursprung des HI-Virus

Die Zeitachse der HIV-Entwicklung

Ausbreitung und Evolution von HIV im Patienten

Wachstum und zunehmende Vielfalt

Die Plateau-Phase

Eine andere Art der Zerstörung von T-Zellen

Weitere interessante Fakten zu HIV

Eine Resistenz gegen HIV ist möglich

Evolution von HIV in neuen Wirten

Die Rekombinationsrate von HIV

Evolutionsbiologische Tricks zur Bekämpfung von HIV

19 Influenza: Von echter Grippe, Vogelgrippe, Schweinegrippe & Co.

Grippe und Immunsystem

Akt 1: Virus-Attacke und Verbreitung

Akt 2: Der Körper schlägt zurück

Akt 3: Neue Verteidigungslinien schaffen

Fortsetzung folgt: Die nächste Grippesaison

Die drei Arten von Influenza-Erregern: A, B und C

Die Evolution von Influenza A-Viren

Mechanismen der Evolution: Mutation, Neusortierung und Rekombination

Gene, die Sie kennen sollten

Die Nomenklatur von Viren: H und N sind wichtig

Wer sich ansteckt – und bei wem

Lehren aus der Vergangenheit: Die großen Grippe-Epidemien

Die Pandemien von 1889 und 1900

Die Spanische Grippe (1918)

Die Asiatische Grippe (1957)

Die Hongkong Grippe (1968)

Die Russische Grippe (1977)

Der Mensch schlägt zurück: Die Kunst, einen Impfstoff zu entwickeln

Totimpfstoffe

Lebendimpfstoffe

Entwicklung eines universellen Grippe-Impfstoffs

Teil V Der Top-Ten-Teil

20 Zehn faszinierende Fossilfunde

Dinosaurier

Archaeopteryx

Die Mammuts der Wrangelinsel

Der Flugsaurier (Pterosauria)

Die Trilobiten

Tiktaalik rosea

Hallucigenia und der Burgess-Schiefer

Stromatolithen

Mikrofossilien

Bernstein

21 Zehn faszinierende Adaptationen

Deine Zähne, meine Zähne

Oh je – die Evolution des Auges

Höhlenblindheit

Zurück ins Meer

Vom Land ins Wasser und wieder zurück

Die Photosynthese

Organismen aus hydrothermalen Schloten der Tiefsee

Endosymbiose

Das Flugvermögen der Wirbeltiere

Bissige Ameisen

22 Zehn Argumente gegen die Evolution – und warum sie nicht stimmen

Es ist nur eine Theorie

Ein Widerspruch zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik?

Die Evolution wurde (wissenschaftlich!) widerlegt

Alles ist nur Zufall

Gravierende Veränderungen kann es nicht geben

Keine Übergangsform heißt kein Beweis

Evolution erklärt nicht alles: Der intelligente Masterplan

Komplexe Strukturen sind unmöglich

ID sollte in Schule und Universität gelehrt werden

Es ist nur ein Randthema

Es steht im Widerspruch zur biblischen Schöpfungslehre

Stichwortverzeichnis

Einleitung

Evolution ist der Prozess, durch den sich Populationen und Arten im Laufe der Zeit verändern – und der erklärt, warum das Leben auf der Erde so variantenreich ist, warum Organismen genau so sind und nicht anders. Das Studium der Evolution ist nicht nur für jeden Einzelnen von uns interessant, sondern auch eine der Basiswissenschaften der Biologie. Keine Krankheit lässt sich verstehen (oder bekämpfen), solange man die Entwicklungsgeschichte einer Art (oder mitunter auch die der Welt) außer Acht lässt. Ohne ein gewisses Verständnis der Evolution fehlt in den meisten Fällen eine wichtige Komponente.

Die Evolution ist das wissenschaftliche Grundprinzip hinter allem, was wir von der Biologie verstehen – es ist nun einmal die Lehre der Lebewesen. Glücklicherweise sind die wichtigen Aspekte auch ohne Fachwissen bemerkenswert leicht zu verstehen.

Warum habe ich wohl ein ganzes Buch über Evolution geschrieben? Weil viele Menschen nicht genau wissen, was Evolution genau ist oder bewirkt, wie Evolution funktioniert oder warum Evolution wichtig sein könnte. Dieses Buch ist also eine Art Leitfaden für jeden, den es interessiert.

Über dieses Buch

Sie mögen manchmal im Stillen denken, dass Wissenschaft nur etwas für superschlaue Menschen ist. Wenn Sie nie die Bestandteile einer Zelle anständig bezeichnen konnten und das Periodensystem der Elemente immer ein Buch mit sieben Siegeln geblieben ist, hat sich Ihr Eindruck vielleicht noch verstärkt. Irgendwann begriffen Sie, dass Sie kein Einstein sind, aber – und das ist kein Geheimnis – die meisten Wissenschaftler sind es auch nicht.

Einstein war vermutlich so klug, dass kaum jemand auf der Welt nachvollziehen kann, wie klug er wirklich war. Vielleicht mit Ausnahme von Stephen Hawking, aber auf den trifft das gleiche zu – auch der ist zu klug für das Verständnis der meisten Menschen. Okay, ich schweife gerade ab. Der Punkt ist, man muss weder Einstein noch Hawking sein, um Wissenschaft zu verstehen. Evolution ist nicht Quantenmechanik, und selbst die kann auch ein Nichtphysiker verstehen – sofern sie gut erklärt wird.

Dieses Buch soll Sie ganz einfach mit der Evolution vertraut machen und mit einigen wirren Vorstellungen aufräumen, die man mitunter in den Medien finden kann. Zum besseren Verständnis ist jedes Kapitel in Abschnitte unterteilt, die jeweils die wichtigsten Informationen über einen bestimmten Bereich enthalten oder eines der zahlreichen heiß diskutierten Themen der Evolutionsbiologie aufgreifen wie beispielsweise:

Was natürliche Selektion ist und wie sie wirkt.

Wie sich die evolutionäre Geschichte von Organismen zurückverfolgen lässt.

Die evolutionsbiologische Komponente sozialer Systeme.

Woher der moderne Mensch stammt.

Wie sich Krankheiten entwickelten und wie Wissenschaftler diese bekämpfen können.

Wenn es irgendetwas gibt, was Sie aus diesem Buch mitnehmen sollten, dann das: Der Löwenanteil wissenschaftlicher Erkenntnisse ist für jedermann zugänglich, sobald es nur klar und deutlich erklärt wird. Sicher müssen Sie ein Experte sein, wenn Sie alles bis ins letzte Detail durchschauen wollen. Aber in groben Zügen verstehen lässt sich jede Wissenschaftsdisziplin, und das trifft erst recht auf die Evolution zu.

Konventionen in diesem Buch

Um Ihnen die Navigation zu erleichtern, gibt es folgende Hinweise:

Kursive Schrift dient zur Hervorhebung oder zur Kennzeichnung neuer, wichtiger Begriffe.

Webadressen sind durch den Schrifttyp Monofont gekennzeichnet.

Im Buch ist oft von »wir« oder »uns« die Rede. Manchmal bezieht es sich auf mich und alle anderen Evolutionsbiologen, manchmal sind Sie und ich damit gemeint. Nicht anders als Sie kann ich manchmal die Eleganz und Schlüssigkeit der Evolutionstheorie einfach nur bewundern.

Was Sie nicht unbedingt lesen müssen

Mich fasziniert einfach alles an der Evolution: die großen Themen, die kleinen Themen, die völlig abgehobenen Themen, für die bestenfalls noch ein besonders engagierter Evolutionsbiologe müdes Interesse aufbringen kann. Natürlich würde ich mir wünschen, dass Sie sich auch mit Leib und Seele für diese Wissenschaft begeistern können. Aber schließlich bin ich (als Wissenschaftler) auch Realist und muss den Tatsachen ins Auge sehen – Sie tun das vermutlich nicht. Um meinen Wunsch (so viele Informationen wie möglich in dieses Buch zu packen) mit Ihrem Wunsch (schnell zu den wichtigsten Punkten zu gelangen) unter einen Hut zu bringen, habe ich das Material, das Sie guten Gewissens überspringen können, wie folgt gekennzeichnet:

Textkästen: Den Inhalt der grau schattierten Kästchen, die Sie ab und zu in diesem Buch finden, müssen Sie nicht lesen – hier stehen nur Zusatzinformationen.

Alles, das mit dem Symbol für technische Information gekennzeichnet ist. Das sind weiterführende Informationen – zwar interessant, aber für Ihr Verständnis der Evolution nicht wichtig.

Törichte Annahmen über die Leser

Jedes Buch wird mit der Vorstellung von einem bestimmten Leser verfasst, und dieses Buch macht da keine Ausnahme. Als ich dieses Buch schrieb, hatte ich ein paar Vermutungen, was meine Leser betrifft:

Sie sind Schüler mit Schwerpunktfach Biologie oder Student eines naturwissenschaftlichen oder medizinischen Faches.

Sie sind vielleicht etwas irritiert von den ganzen widersprüchlichen Aussagen, die Sie in den Medien über Evolution gehört haben, und wollen nun herausfinden, was die Wissenschaft dazu sagt.

Sie interessieren sich für die Entwicklung der Arten, also woher die Artenvielfalt insgesamt stammt. Und Sie sind daran interessiert, was die Evolution Ihrer eigenen Art betrifft und die unserer Krankheiten, die mit jeder neuen Generation gefährlicher zu werden scheinen.

Oder Sie wissen, dass 99,9999 Prozent aller Wissenschaftler an die Evolutionstheorie glauben, wollen aber dennoch stichhaltige Beweise sehen, dass diese 99,9999 Prozent wirklich Recht haben.

Wenn eine dieser Aussagen auf Sie zutrifft, ist dieses Buch das richtige für Sie.

Wie dieses Buch aufgebaut ist

Um Ihnen das Auffinden von Informationen zu erleichtern, ist dieses Buch in fünf Abschnitte eingeteilt. Jeder Abschnitt deckt einen bestimmten Aspekt der Evolution ab, der dann in mehreren Kapiteln erläutert wird.

Teil 1: Was Evolution ist

Wenn Sie das Wort »Evolution« im Wörterbuch nachschlagen, wird die Definition, die Sie dort lesen, vermutlich etwas mit Veränderungen oder auch Veränderungen im Laufe der Zeit zu tun haben. So weit so gut, aber im Kontext der Biologie bezieht sich Evolution nur auf ganz bestimmte Veränderungen – nämlich genetische – in einer Gruppe von Individuen. Das Konzept ist leicht zu verstehen, doch Sie werden überrascht sein, wie revolutionär die Vorstellung der Evolution noch Mitte des 19. Jahrhunderts war, als Darwin seine Theorie der natürlichen Selektion vorstellte, die seiner Meinung nach für diese Veränderungen verantwortlich war.

Für die meisten Menschen damals war die Vorstellung, dass sich Arten über die Zeit verändern oder der Gedanke an riesige Zeitspannen schichtweg fremd und beunruhigend. Aber Fakten sind nun einmal Fakten, Belege dafür gibt es zuhauf, und die Evolutionsbiologie hat sich in den letzten mehr als 150 Jahren seit Darwin enorm weiterentwickelt.

Dieser Teil ist eine Einführung in die Grundprinzipien der Evolution durch natürliche Selektion. Um diese Idee zu verstehen, müssen Sie etwas von der Genetik wissen, die hier ebenfalls kurz diskutiert wird. Und, falls Sie das interessieren sollte – wenn Sie den kleinen Abschnitt zur Genetik gelesen haben, wissen Sie schon mehr über Genetik und Vererbung als Darwin zu seinen Lebzeiten.

Teil 2: Wie Evolution funktioniert

Evolution kann das Resultat der natürlichen Selektion sein, in anderen Fällen ist sie das Resultat zufälliger Faktoren (genetische Drift). Populationen besitzen eine gewisse Variabilität; nicht alle Individuen sind gleich, und manchmal hinterlassen Individuen mit bestimmten genetischen Merkmalen mehr Nachkommen als andere. Das ist Evolution im Taschenformat – die Nachfolgegeneration ist genetisch anders als die davor, weil es nicht alle Gene in die folgende Generation schaffen werden. Derartige Veränderungen können eine Population stark beeinflussen. Das Ergebnis kann ein veränderter Prozentsatz bestimmter Varianten sein (eine größere Zahl schnellerer Geparden zum Beispiel), mitunter geht genetische Variation verloren, und gelegentlich – aber sehr selten – kommt es in einer Population zur Artbildung, das heißt eine neue Art entsteht.

Dieser Teil ist so etwas wie das kleine Einmaleins des Buches, denn er erklärt, dass biologische Variation existiert, woher diese Variation stammt und in welcher Art und Weise sie sich im Laufe der Zeit verändern kann. Hier erkläre ich auch, wie Wissenschaftler den Prozess der Evolution in der Natur und in Laborversuchen verfolgen können. Die Daten heutiger Arten lassen sich nutzen, um daraus Schlussfolgerungen zu ziehen, wie die Evolution in der Vergangenheit ablief.

Teil 3: Was Evolution macht

Evolution ist nicht mehr als eine Ansammlung genetischer Veränderungen im Laufe der Zeit. Das klingt sogar fast etwas langweilig, ist es aber nicht. Veränderungen in der DNA (die Sie, zumindest außerhalb eines Labors, nicht sehen können) beeinflussen Lebewesen in allen möglichen Bereichen, sichtbaren wie weniger offensichtlichen. Mit einem Blick aus dem Fenster sehen Sie die ganze Bandbreite der natürlichen Diversität – das ist das Werk der Evolution. Die Evolution hat einen großen Einfluss auf viele Aspekte des Lebens wie beispielsweise:

Physikalische Eigenschaften (Blütenfarbe, Schwanzlänge, Augenfarbe und so weiter)

Körperform (zum Beispiel Anzahl an Flossen, Fingern, Gliedmaßen, Köpfen)

Partnerwahl (wer paart sich mit wem, wie und warum)

Lebenszyklen (Reproduktion und Lebensdauer)

Soziales Verhalten (Wettbewerb, Altruismus und so weiter)

Das alles wird in diesem Teil erklärt.

Teil 4: Evolution und Ihre Welt

Zwei Themen sind Garant für ungeteilte Aufmerksamkeit jedes Zuhörers – er selbst und Dinge, die ihn betreffen. Beides ist Thema in diesem Abschnitt, angefangen von der menschlichen Evolution, woher wir stammen (aus Afrika), ob wir besonders sind in der Masse aller anderen Lebewesen der Schöpfung (sind wir nicht, es gab zahlreiche andere Hominiden vor uns, mit einigen davon lebten wir sogar eine Zeitlang Seite an Seite), und wie wir uns evolutiv weiter entwickeln könnten.

Teil 5: Der Top-Ten-Teil

An vielen Stellen in diesem Buch ist von Fossilfunden und Adaptationen die Rede und warum diese für das Studium der Evolution so wichtig sind. In diesem Teil sind die Fossilien und Adaptationen aufgeführt, die besonders lustig oder besonders aufschlussreich sind.

Ein kurzer Abschnitt beschäftigt sich auch mit der einzigen Antwort, die Sie finden werden, wenn Menschen die Evolutionstheorie in Frage stellen. Wann immer diese Theorie angefochten wird, geht es nicht um den wissenschaftlichen Hintergrund der Evolution, sondern lediglich darum, eine bestimmte religiöse Sichtweise zu verbreiten. Dabei leugnen Gegner der Evolutionstheorie leider die wissenschaftlichen Fakten, wie ich in diesem Abschnitt erläutern werde.

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden

Bestimmte Symbole in diesem Buch helfen Ihnen, genau die Art von Informationen zu finden, die für Sie nützlich sein könnte:

Ein wissenschaftlicher Sachverhalt wird mitunter klarer, wenn man von einer etwas anderen Seite schaut oder einen Vergleich mit ähnlichen Dingen zieht. Dieses Symbol kennzeichnet Informationen, die Ihnen dabei helfen können.

Dieses Symbol kennzeichnet evolutionsbiologische Prinzipien, die Sie sich merken sollten – weil sie entweder für das Thema wichtig oder für das Verständnis der Evolutionsbiologie von fundamentaler Bedeutung sind.

Dieses Symbol für technische Informationen erscheint neben Informationen, die zwar interessant sind, Sie aber nicht unbedingt wissen müssen – Sie können diesen Teil auch auslassen und werden die Evolution trotzdem verstehen.

Natürlich könnte ich Ihnen einfach erzählen, was Evolutionsbiologen über die Evolution sagen, aber viel lieber möchte ich Ihnen zeigen, woher man das weiß. Dieses Symbol erscheint neben wissenschaftlichen Experimenten, die zur Untersuchung des Evolutionsprozesses entwickelt wurden. Da der Sinn eines Experimentes nun einmal darin besteht, eine Idee auf Herz und Nieren zu prüfen – aber nicht dazu, die Richtigkeit einer Idee zu beweisen, enden manche dieser Versuche auch mit Einsichten, die die Wissenschaftler wirklich nicht erwartet hatten.

Wie es weitergeht

Dieses Buch ist so aufgebaut, dass Sie an jeder Stelle alle Informationen finden, die Sie für das Thema benötigen. Wollen Sie wissen, welche Rolle die natürliche Selektion in der Evolution spielt? Dann gehen Sie zu Kapitel 5. Interessiert Sie der Zusammenhang zwischen individueller Fitness und der Entwicklung bestimmter sozialer Systeme? Den finden Sie in Kapitel 11. Das Inhaltsverzeichnis hilft bei der Suche nach Themengebieten. Der Index ist nützlich, um bestimmte Stichworte zu finden.

Wenn Sie ein Anfänger der Evolutionsbiologie sind, fangen Sie am besten mit Teil 1 an. Hier lernen Sie die Grundprinzipien der Evolutionsbiologie kennen, und hier finden Sie auch Hinweise auf die Stellen im Buch, an denen detailliertere Informationen auf Sie warten.

Teil I

Was ist Evolution?

In diesem Teil …

Evolution ist der Prozess, der erklärt, wie sich Organismen über die Zeit hinweg verändern. Es ist wirklich so einfach – oder auch so kompliziert, wie man’s nimmt. Dieser Abschnitt beginnt mit den Grundlagen, den wichtigsten Prinzipien der Evolution von Darwins Zeiten bis heute. Sie finden hier auch eine kurze Einführung in die Genetik. Warum das? Weil die einzigen, für die Evolutionsbiologie relevanten Veränderungen genetischer Art sind.

1

Was Evolution ist und wozu Sie daswissen sollten

In diesem Kapitel

Was Evolution bedeutet

Evolutionsbiologie als wissenschaftliche Disziplin

Warum Evolution wichtig ist

Evolution – diesen Begriff haben Sie zweifellos schon häufig gehört, aber was sich genau hinter diesem Thema verbirgt, wissen Sie vermutlich nicht. Wenn eine Handvoll Wissenschaftler mit kleinen Zahnbürsten im Dreck gräbt und angesichts eines Zahnes oder eines kleinen Knochens in Jubel ausbrechen, wundern Sie sich bestimmt „Hm, ja, das sieht schon nach einem Zahn aus, zweifellos ist der auch ziemlich alt, aber …. Ein Zahn, mögen Sie denken, kann doch unmöglich Anlass für große Begeisterung sein – die Evolution ist schon etwas sehr Merkwürdiges. Hinter diesem Begriff muss wohl mehr stecken als ein paar versteinerte Zähne oder ein Stückchen Knochen.

So ist es auch. Die Evolution erklärt, wie wir (und damit sind alle Lebewesen gemeint, Sie, ich und alle anderen Tiere, Moose, Bäume, die Rosen in Ihrem Garten, Amöben, Bakterien und zahllose weitere Organismen) mit unserer ganzen Komplexität und Vielfalt entstanden sind. Diese Begeisterung der Wissenschaftler über versteinerte Zähne hat damit zu tun, dass derartige Funde Belege für das sind, was Forscher heute über die Evolution des Lebens auf der Erde wissen. Dieser eine Zahn ist nur ein Teil des evolutionären Puzzles, einer unter Tausenden. All diese Einzelteile zusammen ergeben ein Bild unserer genetischen Vergangenheit, quasi eine Art Fahrplan, der uns von einem gemeinsamen Vorfahren zu dem führt, wer, was oder wie wir heute sind. Es ist eine Reise über Milliarden von Jahren.

Dieses Kapitel gibt Ihnen einen Überblick über die Vielfalt der Evolution und erklärt, was Evolution bedeutet und wie sie wirkt. Am Ende werden Sie verstehen, was der große Evolutionsbiologe Theodosius Dobzhansky meinte, als er schrieb, „Nichts in der Biologie macht Sinn, außer im Licht der Evolution….

Die biologische Evolution auf einen Blick

Evolution kann einfach als eine Veränderung im Laufe der Zeit definiert werden und sich auf alles beziehen, was sich verändert. Sprachen evolvieren, Kulturen, Kunstformen, sogar Verteidigungsstrategien im Fußball entwickeln sich im Laufe der Zeit fort. In diesem Buch geht es nicht um die Evolution im Allgemeinen, sondern um die biologische Evolution: die Veränderungen der Organismen im Laufe der Zeit.