Evolution - Baumstruktur universell?

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6 Antworten

Die Baumstruktur ist universell, wenn Monophylie universell ist. Aber besonders im Einzellerbereich gibt es viel horizontalen Gentransfer, weswegen viele Organellen polyphyletisch sind.

Hier ist ein sehr ausführlicher Artikel zum Thema:

http://www-lehre.img.bio.uni-goettingen.de/edv/seminare/ws0304/brown03.pdf

Laut dem Artikel ist horizontaler Gentransfer ein Problem für die universelle Baumstruktur, aber diese hält trotzdem noch ziemlich gut auf zellulärer Ebene und darüber.

Vielen Dank für den Link! Das war genau das, worauf unser Lehrer hinaus wollte.

Auch an alle anderen einen herzlichen Dank für die super Beiträge und die Hilfe!

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Hi quest01, ein sogenannter Stammbaum der Lebewesen ist ja eigentlich wunderschön und man kann daran sehr vieles erkennen (Verwandtschaften, zeitliche Einordnungen usw.). Die Darstellung führt aber oft zu Missverständnissen und kann sehr ungenau sein, weil bestimmte Dinge nicht berücksichtigt werden. So kann der Mensch im Stammbaum des Lebens oder auch nur dem Stammbaum der Primaten, tatsächlich als "Krone der Schöpfung" dargestellt sein. Da wird Evolution in manchen Köpfen zu etwas, was nach "Höherentwicklung" strebt und Affen als irgendwelche Relikte betrachtet. So funktioniert Evolution aber nicht und deshalb gibt es auch andere Darstellungen, z.B. Kladogramme oder Netze.

Viel Spass bei der Diskussion in der Klasse.

Es gibt die Theorie komplexer Systeme, die sich mit der Entwickliung dynamischer nicht-linearer Systeme beschäftigt. Zu diesen Systemen gehört auch die Evolution.
Diese Theorie komplexer Systeme sagt aus, dass die grafische Darstellung solcher selbtorganisatorischer Systeme immer eine Baumstruktur aufweist. Fachlich spricht man da von einem Bifurkationsbaum und der Baum des Lebens ist die Darstellung des Bifurkatisbaumes speziell für die Evolution.

Auch wenn man die Differenzierung der Gesellschaft im Laufe ihrer Entwicklung grafisch aufträgt, erhält man ebenfalls die Baumstruktur.

Rein mathematisch gesehen, liegen beim tatsächlichen Baumwuchs und beim Lebensbaum die selben Gesetze zugrunde, die zu Verzweigungen führen. Fachlich spricht man dabei von Symetriebrechnungen durch Zufallsfluktuationen oder auch von Phasenübergängen fernab des thermodynamischen Gleichgewichtes.

Die mathematischen Grundlagen schaffte der belgische Thermodynamiker Ilja Prigogine mit deiner Theorie der dissipativen Systeme, für die er 1977 den Nobelpreis erhielt.

Hm, irgendwie verstehe ich die Fragestellung nicht ganz. Was ist denn mit der baumähnlichen Struktur gemeint? Soll das heißen, dass sich im Laufe der Evolution immer mehr Arten entwickelt haben und sich diese aufgeteilt haben wie die Verzweigungen eines Baumes?

Wenn ja, dann hinkt der Vergleich ein bisschen, da sich ein Baum ja auch in die andere Richtung, sprich an den Wurzeln vezweigt. Außerdem weiß man auch inzwischen, dass es kein einmaliges Endosymbiontenereignis gegeben hat, dass als Grundlage Eukaryotischer Organismen zu betrachten ist, sondern dass es eher eine netzartige Struktur ist, die den Ansatzpunkt der späteren Verzweigung bei der Artentwicklung bildet.

Von einem Baum kann bzgl. Evolution keine Rede sein, da es keinen Stamm gibt. Selbst bei der Annahme, dass das Leben einen einzigen Ursprung hat (was keineswegs - selbst für die Erde - sicher ist) verzweigt es sich von Anfang an in verschiedene Äste, entspräche also einem Strauch. Gut möglich, dass das Leben auf der Erde millionenfach entstanden ist und von den vielen ursprünglichen Organismen sich nur wenige (evtl. sogar nur einer) weiterentwickelt haben. Die Antwort von Hamburger02 ist im Prinzip richtig, nur ist der Begriff Baumstruktur ein wenig irreführend. Er stimmt nur für die Verzweigung, nicht für den Stamm, der eigentlich für Bäume charakteristisch ist.

Hi quest,

im Prinzip ist es so einfach, oder einfach so.

Arten spalten sich in neue auf, und häufig wohl als Bifurkation, also zweigabelig. Häufig durch räumliche Isolation. So sind machche Arten durch die Eiszeit aus Mitteleuropa verdrängt worden, nach Westen und Osten. Und jetzt, wo es wieder wärmer ist, unterscheiden sich die Nachkommen soweit, dass sie eigenen Arten bilden. Und heutzutage sind manche Arten, die früher die deutschen Tundren bewohnten, in den Norden und den Süden, sprich Alpen ausgewichen. Kann nicht wirklich sagen, ob sich da schon eigene Arten gebildet haben.

Und es wird wohl auch nicht immer eine Bifurkation vorliegen. Die Ziegen und Ratten, die die Seefahrer auf diversen Inseln in den Ozeanen ausgesetzt haben, ob freiwillig oder nicht, werden sich in einem Vorgang in zig oder hunderte Arten aufspalten.

Und noch eins, die Trennung einer Art ist immer ein Vorgang, der schon tausende von Jahren oder länger benötigt, mit allen Übergängen. Der Klassiker sind Arten, die den gesamten hohen Norden bewohnen. Von Skandinavien über Russland mit Sibirien über Alaska bis Kanada. Und alle Tiere sind mit ihren Nachbarn fruchtbar. Aber die Exemplare aus Skandinavien mit denen aus Labrador (=Ostkanada) nicht.

So gesehen kann man das sehr wohl als Baum bezeichnen, denn auch bei einem Baum entspringen gelegentlich mehrere Äste am gleichen Ort. Ist ja auch nur ein Bild, und die Diskussion, ob es eher ein Busch ist, ist total überflüssig. Und für die mehrfache Entstehung des Lebens auf der Erde gibt es m.W. keinerlei Hinweise. Erst recht nicht für das Überleben.

Ich denk mal, das Prinzip ist klar, und es war eigentlich nur eine Zusammenfassung des bereits geschriebenen.

Aber die Natur hält sich nicht an Regeln, Gesetze oder Erklärungen. Ich bin ja auch Programmierer, und den klaren Weg von der DNA, die zu RNA kopiert und dann in Proteine umgesetzt wird. Mitsamt Kopiermechanismen, Fehlerkorrektur und vielem anderen erinnert schon an ein Programm. Aber auch wenn "quick and dirty" leider viel zu häufig vorkommt, was die Natur so treibt, da wüßte ich nicht, ob ich gleich in Ohnmacht fallen, sofort eine Kündigung nahelegen oder vor Neid erblassen sollte.

Nur mal so ein paar Punkte:

  • Falls ähnliche Viren zufällig in der selben Zelle ihr Unwesen treiben, wird die Erbinformation auch gern man vermischt. Stichwort Grippe und H?N?.
  • Bakterien haben neben ihrem einen ringförmigen Chromosom auch gern noch weitere, Plasmide. Die nicht nur weitervererbt und mit Wesen der gleichen Art ausgetauscht werden, sondern auch mit völlig fremden Bakterien. Besonders beliebt sind Plasmide, die auf einen Schlag Resistenz gegen ein halbes Dutzend Antibiotika bewirken.
  • Viren bauen sich gern ins Ergut des Opfers ein, wo sie über Generationen brav mitvererbt werden, bis sie irgendwann geweckt werden. Und da auch dies natürlich nie völlig nach den Regeln passiert, passieren auch komische Sachen. So ist eines der stärksten Gifte, wenn nicht das stärkste, in etwa 10 Tiergruppen verbreitet, seeehr weitläufig miteinander verwandt.
  • Und man braucht gar nicht so tief zu den Mikroorganismen zu gehen, wobei Viren nciht mal richtige Organismen sind. Auch Pflanzen, ganz gängige, pfeifen einfach auf die Art-Definition. Da gibt es Sippen und Hybride und Kreuzungen auch mit Mitgliedern einer anderen Gattung. Wer sich da bei den Doldenblütlern auskennt, hatte schon vorher eine Macke oder hat sie beim Studium abbekommen.
  • Und wenn Pflanzenarten sich nicht mehr kreuzen lassen, dann verbinden sie sich einfach. Der Dinkel hat das komplette Ergbut zweier Grasarten, der Weizen das von dreien. Wär in etwa so, als würden sich Mensch und Schimpanse, mit 46 bzw. 48 Chromosomen, die sich nicht kreuzen lassen, zu einem Menpansen mit 94 kombinieren.

So viel erstmal. Fragen nach Denkanstößen sind mir die liebsten. Weil jede einfache Regel sich in eine Hauptregel und viele Ausnahmen aufzweigt, wenn man tiefer ins Thema eindringt.

Gruß, Zoelomat

Die Übersetzung von Bifurkation ist korrekt. In der Systemtheorie nimmt man das nicht so genau, da wird Bifurkation als Oberbegriff für alle möglichen Verzweigungen benutzt.

Du scheinst mir aber der Richtige zu sein für eine Frage, die mich schon lange unbeantwortet umtreibt: Welches ist der bisher schnellste erkannte "Artenwechsel", gezählt in Generationen? Oder gibt es theoretische Erkenntnisse über die Mindestanzahl an Generationen, die für eine neue Art nötig sind?

Gruß Hamburger

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@Hamburger02

Leider bin ich nicht beim Guiness-Buch angestellt, und habe auch mein Wissen nicht so einsortiert.

Bei Tieren mit uns vergleichbarer Generationsdauer dauert das schon zehntausende Jahre, oder noch länger. Und da lauern auch stets Überraschungen. So sind manche Braunbären mit dem Eisbären näher verwandt als mit anderen Braunbären-Unterarten.

Und es hängt auch von den Umständen an. Wenn du nur Zwergpinscher und Doggen auf eine einsame Insel mitbrinst, werden die sich kaum miteinander fortpflanzen können. Er kommt halt nicht drauf oder rein.

Aber im Ernst, ich würde am ehesten bei den Gliederfüßlern suchen, also Krebsen, Spinnen und Insekten. NIcht nur wegen der schnellen Generationsfolge, sondern auch wegen der komlizierten Riten, die das winzige Gehirn dazu veranlassen, nicht Feind oder Beute zu sehen.

Und bei den erwähnten Nebenwegen, wohl je wichtiger je "niediger" der Organismus, werfe ich spätestens bei eukaryotischen EInzellern das Handtuch. Weder Spekulation noch Theorie helfen da weiter. Und eine simple Mutation im Taktgeber von Glühwürmchen könnte ausreichen, um eine neue Art zu schaffen, falls es parallel dazu eine Mutation im Takterkenner gibt.

Biologie ist halt mehr als die anderen eine empirische Wissenschaft. Da spricht man mal zig Jahre von Müll-DNA, bis man völlig neue Mechanismen des Lebens entdeckt.

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Auch dir danke für den super Beitrag. Ich wollte zuerst deinen Beitrag auszeichnen, aber der Link von DarkSepia war noch bischen hilfreicher.

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