Evolution

Unter Evolution versteht man allgemein die allmähliche Entwicklung eines beliebigen Systems mit „Gedächtnis“. Im Mittelpunkt dieses Buches steht die biologische Evolution und wir fragen uns, was Darwinismus ist, warum Darwins Ideen so revolutionär waren und welche Beweise es für Evolution gibt. Wir machen einen Exkurs in die Wissenschaftstheorie und beschäftigen uns mit den Eigenschaften wissenschaftlicher Hypothesen. Wir betrachten die einflussreichsten Evolutionsbiologen und erläutern, wie sich unsere Vorstellungen von der Evolution in den letzten 200 Jahren entwickelt haben.

Wir werden im folgenden Kapitel zunächst unsere Abiturkenntnisse über Evolution und Genetik auffrischen und um wichtige Konzepte ergänzen (z. B. Haldane-Dilemma, Spieltheorie, erweiterter Phänotyp, Rote Königin Prinzip). Wir fragen uns, warum Tiere miteinander kooperieren und betrachten den Einfluss von Parasiten auf ihre Wirte. „Grünbart“, „Renegaten-Gen“, „egoistisches Gen“, „egoistische DNA“, „Wettrüsten“, „Handicap“, „Sexy Son“ sind einige der Begriffe, die in diesem Kapitel geklärt werden. Wir beleuchten die Rolle des Zufalls in der Evolution und fassen zusammen, wie sich unsere Vorstellung von Evolution in den letzten 60 Jahren weiterentwickelt hat.

In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit Stammbäumen und wie man diese rekonstruieren kann. Wir klären, was Homologien und Analogien sind und ob es Merkmale gibt, die sich für die Rekonstruktion der Genealogie besser eignen als andere. Wir betrachten Anagenese und Kladogenese und tauchen in die molekulare Taxonomie ein.

Wir beschäftigen uns in diesem Kapitel vor allem mit der Frage, wie Evolutionsneuheiten (Apomorphien) entstehen und wie diese es uns ermöglichen, phylogenetische Beziehungen zwischen den Organismen zu rekonstruieren. Kaum jemand zweifelt an der Existenz und der Funktionalität des „Darwin’schen Algorithmus“ (Variation – Konkurrenz – Selektion), dafür aber an seiner Fähigkeit, Evolutionsneuheiten herauszubilden. Wir werden klären, ob einzelne Apomorphien einheitliche Komplexe bilden oder ob sie – eine nach der anderen – unabhängig entstehen, und wie die Beziehung zwischen der genetischen Steuerung des Organismus und seiner Evolution ist. Wie entsteht innerhalb der Kladen morphologische Vielfalt und inwiefern stehen Ontogenese und die Entstehung neuer morphologischer oder ökologischer Eigenschaften in der Evolution in Wechselwirkung? Vor dem Hintergrund aktueller Versuche, das evolutionsbiologische Paradigma zu ändern, werden wir uns mit der Disziplin Evo-Devo (evolutionäre Entwicklungsbiologie) beschäftigen. Außerdem versuchen wir zu zeigen, dass ein Organismus einer „perfekt zusammengebauten komplizierten Maschine“ viel weniger ähnelt, als wir üblicherweise annehmen.

In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit der Frage, was man unter einer Adaptation versteht, wie man sie erkennt und untersucht. Ob irgendeine Eigenschaft eines Organismus adaptiv ist, ist nämlich gar nicht so einfach zu erkennen. Die Problematik wird an verschiedenen Beispielen illustriert, darunter werden das große menschliche Gehirn, das Fortbestehen des Wurmfortsatzes des Blinddarms, der lange Giraffenhals, weibliche Fortpflanzungsorgane der Tüpfelhyäne, Miniaturisierung lungenloser Salamander u.a. „Kuriositäten“ besprochen. Die Arten passen sich an, wobei der Motor der adaptiven Änderungen die intraspezifische Selektion ist. Diese Änderungen verlaufen meistens graduell, in kleinen Schritten. Beobachten können wir den Mechanismus von Kompromissen (trade-offs) und Optimierungen bei der Untersuchung von life histories, des Fortpflanzungsverhaltens, der Verschiebungen des Geschlechterverhältnisses etc. Ein wichtiger Aspekt, der im Kontext der Adaptation besprochen wird, sind auch Kultur und Tradition. Es werden klassische darwinistische Begriffe wie Atavismus und Rudimente, sowie auch später eingeführte Begriffe wie Exaptation, Spandrille, Panglossismus, Meme vorgestellt. Kreationismus und Lamarckismus kommen nochmals unter Lupe.

In diesem Kapitel besprechen wir die biologische Vielfalt (Biodiversität), ihre Bestimmung, Erforschung, Entstehung und zukünftige Evolution. Zum Anfang besprechen wir die klassische Inseltheorie und das Artkonzept und wir gehen den Fragen nach, wie viele Arten auf der Erde leben und wie man sie zählen kann. Wie entstehen neue Arten und wie trennen sie sich voneinander? Was ist eine ökologische Nische und wie viele ökologische Nischen gibt es? Kann man die Entwicklung der Vielfalt vorhersagen? Nicht nur die Artenentstehung und Diversifizierung, sondern auch das Aussterben bestimmen die Biodiversität. Warum sterben Arten aus? Gibt es Gesetzmäßigkeiten im Aussterbemuster? Warum sind einige Kladen artenreich und andere artenarm? Nochmals, diesmal von einer anderen Perspektive, öffnen wir die Frage ob die Evolution graduell oder sprunghaft verläuft.

Auf der Welt gibt es mehrere Millionen oder Dutzende Millionen Arten. Und dazu kommt, dass wahrscheinlich mehr als 95 % der Arten, die je auf der Erde gelebt haben, bereits ausgestorben sind. Wir nehmen an, dass für die biologische Evolution die allmähliche Differenzierung typisch ist. Eine solche Annahme ist allerdings nicht so selbstverständlich, wie es auf den ersten Blick erscheint. Aus dem klassischen darwinschen Mechanismus der Evolution folgt nämlich nicht, dass die Evolution auch nach Vielfalt strebt. Der Mechanismus der natürlichen Selektion sollte eher zur Optimierung führen, zur besten aller möglichen Lösungen, als zur Entstehung einer Reihe von Alternativen. Bedeutet dies vielleicht, dass zur Erklärung der gegenwärtigen Diversität das Prinzip der natürlichen Selektion nicht ausreicht? Die Evolution der biologischen Vielfalt ist in einem Stadium angekommen, in dem eine höchst erfolgreiche, dominante Art die Existenz anderer Arten in globalem Maßstab bedroht und die ganze Biosphäre mit einem Tempo ändert, das nur mit tiefgehenden geologischen Veränderungen vergleichbar ist.

Wohin die weitere Entwicklung führen wird, wissen wir nicht, denn die evolutionären Prozesse sind prinzipiell nicht vorhersagbar. Der Mensch hat sich nicht von der Natur emanzipiert; die Entstehung der Zivilisation ist ein Bestandteil der Evolutionsprozesse. Es gibt keinen Grund zu hoffen, dass Mutter Natur alles in unserem Sinne für uns lösen wird, aber auch keinen, deswegen verzweifelt zu sein. Keine „Evolutionslogik“ berechtigt uns zur Zerstörung der Welt. Aber ebenso wenig wird unsere Entscheidung, die uns umgebenden Lebewesen und ihre Biotope mit allen Kräften zu schützen und zu pflegen, von der Evolution in irgendeiner Weise „belohnt“ werden. Denn das alles gehört zur Evolution.

Wir wissen nur, dass der Darwinismus in der Lage ist, alles zu erklären, und letztendlich irgendeine Erklärung bieten wird, wenn wir das Phänomen wirklich unter die Lupe nehmen würden. Dazu müssten wir aber wissen, wonach wir eigentlich genau fragen. Der Darwinismus bietet insoweit einen allgemeinen Erklärungsrahmen, als er als einziger mehr ermöglicht, als nur vor einer Vitrine mit Schneckengehäusen und Muscheln zu stehen und zu staunen. Wenn die Evolution letztendlich eine Geschichte ist, die den historischen Ablauf erklärt, müssen wir jede evolutionäre Betrachtung insbesondere mit der detaillierten Analyse dieser Historie beginnen.