Biologie > Evolution > Grundlagen evolutiver Veränderung

Selektion und Anpassung

Überproduktion von Nachkommen

Bereits lange vor DARWIN hatten alle Tier- und Pflanzenzüchter ein wichtiges Grundprinzip der Natur erkannt: Tiere und Pflanzen erzeugen viel mehr Nachkommen, als für das Überleben der Art notwendig wäre. Es findet eine Überproduktion von Nachkommen statt. Besonders ausgeprägt ist die Überproduktion von Nachkommen bei den sogenannten r-Strategen.

Eine weibliche Stubenfliege legt zum Beispiel bis zu 18 mal im Jahr jeweils 500 bis 2000 Eier. Unter günstigen Bedingungen schlüpfen also 36.000 neue Fliegen.

Logistisches Populationswachstum

In der freien Natur lebende Populationen haben eine mehr oder weniger konstante Populationsgröße, da die zur Verfügung stehenden Ressourcen (Nahrung, Wasser, Raum etc.) nur für eine bestimmte Anzahl von Individuen ausreichen. Typisch für ein Populationswachstum in der freien Natur ist also eine S-förmige logistische Kurve.

Von den 36.000 theoretisch möglichen Fliegen-Nachkommen unserer oben erwähnten Stubenfliege erreichen im Schnitt nur zwei das fortpflanzungsfähige Alter. Das heißt: Zwei Fliegen haben im Schnitt zwei Nachkommen. Dies reicht aus, um die Populationsgröße konstant zu halten.

Die Individuen einer Population unterscheiden sich

Auch dies ist eine Tatsache, die bereits lange vor DARWIN den Tier- und Pflanzenzüchtern bekannt war. Wenn eine Kaninchenmutter 8 Junge bekommt, so unterscheiden sich die Jungtiere voneinander. Auch bei den Nachkommen von Pflanzen kann der erfahrene Züchter durchaus individuelle Unterschiede erkennen.

Die Ursachen dieser Variabilität sind einmal genetischer Natur, andererseits spielen auch Umwelteinflüsse eine große Rolle. All dies habe ich auf meinen Seiten über die "Genotypische Variabilität von Populationen" näher erklärt.

Natürliche Auslese / Selektion

Bei den Saiga-Antilopen (Saiga tatarica) bekommt das Weibchen jedes Jahr ein bis zwei Junge, und das schon im ersten Lebensjahr. Saiga-Antilopen werden in der Wildnis vier bis fünf Jahre alt; ein Antilopen-Paar kann also im Schnitt vier bis sechs Junge bekommen; zwei wären zur Arterhaltung aber ausreichend.

Was passiert mit den restlichen Jungtieren, die geboren werden? Die natürlichen Ressourcen, vor allem Nahrung, Wasser und Platz, würden nicht für alle Jungtiere reichen. Es überlebt also nur ein Teil der Jungtiere; man spricht hier auch von einer natürlichen Auslese oder Selektion.

Selektion und Zufall

Manchmal hängt es einfach nur vom Zufall ab, welches Jungtier überlebt. Die zwei Jungtiere eines Antilopenweibchens machen zum Beispiel gerade ihren Mittagsschlaf, als ein hungriges Löwenweibchen vorbeikommt und eines der beiden Jungtiere frisst. Ein solches Schicksal kann auch ein gut angepasstes Tier treffen; es kann sogar sein, dass durch Zufall das schlechter an die Umwelt angepasste Tier überlebt.

Selektion und Anpassung
Kampf ums Dasein mit "Blut und Klauen"

Langfristig gesehen werden jedoch die Individuen die größte Überlebenschance haben, die etwas besser an die Umwelt angepasst sind als ihre Konkurrenten innerhalb der Population. So haben die Jungtiere, die etwas schneller rennen können, eine größere Chance, einem Fressfeind zu entkommen. Oder die Jungtiere, die etwas schärfere Hörner besitzen, haben eine größere Chance, sich gegen Fressfeinde zu wehren.

Kampf ums Dasein mit subtileren Methoden

Aber die natürliche Auslese arbeitet nicht immer mit "Blut und Klauen", wie es so schön heißt. Stellen wir uns vor, dass die Antilopenherde gerade eine äußerst schwierige Dürreperiode durchmacht. Viele Tiere, junge wie alte, verdursten jetzt einfach. Mache Individuen kommen mit wenig Wasser aus, andere brauchen mehr Flüssigkeit zum Überleben. Die genügsamen Tiere haben jetzt größere Überlebenschancen als die Tiere, die viel Wasser zum Leben brauchen (siehe dazu auch: Intraspezifische Konkurrenz).

Selektion und Fitness

Im letzten Beispiel wurde immer noch gestorben! Die Tiere, die viel Wasser brauchten, wurden "ausgemerzt" - ein Begriff, den übrigens Darwin schon gebraucht hat. Die natürliche Auslese funktioniert aber auch ohne tragische Todesfälle.

Stellen wir uns wieder eine Antilopenherde vor, die eine Dürreperiode durchmachen muss. Allerdings ist die Trockenheit jetzt nicht so gravierend wie im letzten Beispiel. Die Tiere überleben, und zwar alle Tiere. Allerdings wird die Fertilität (Fruchtbarkeit) der Individuen durch den Wassermangel negativ beeinflusst. Die Tiere bekommen nicht mehr jedes Jahr bis zu zwei Junge, sondern im Schnitt nur noch alle zwei Jahre ein Junges. Die Fitness der Tiere sinkt. Unter dem Begriff Fitness versteht man ein Maß für die Zahl der fruchtbaren Nachkommen eines Individuums.

Siehe hierzu auch die Fachmethodenseite "Der Fitnessbegriff"!

Innerhalb der Population wird es aber dennoch ein paar Tiere geben, die überdurchschnittlich viele Junge bekommen, während andere Tiere noch weniger Junge bekommen als der Durchschnitt der Population. Höchstwahrscheinlich werden es die genügsameren Tiere sein, die eine höhere Fitness haben. Diese Tiere kommen mit weniger Wasser aus, sie leiden weniger als die anderen Tiere und können sich daher intensiver der Fortpflanzung widmen.

Vererbung von Eigenschaften

Für DARWIN war es noch ein Rätsel, wie die Vererbung eigentlich funktioniert. Dennoch nahm er an, dass viele Eigenschaften, die ein Tier oder eine Pflanze auszeichnen, an die Nachkommen weitervererbt werden.

Bereits LAMARCK kannte den Begriff der Vererbung, wandte ihn jedoch falsch an. LAMARCK ging davon aus, dass erworbene Eigenschaften auf die Nachkommen weitervererbt würden, was natürlich völlig falsch ist. Nur Eigenschaften, die man selbst von seinen Eltern geerbt bzw. durch Rekombination oder Mutation erworben hat, können weitervererbt werden.

Evolution

Bei dem, was DARWIN als "Evolution" bezeichnet hat, wirken nun all diese Faktoren zusammen. Populationen erzeugen viel mehr Nachkommen, als zum Arterhalt eigentlich notwendig wäre. Die Nachkommen unterscheiden sich in vielen Merkmalen voneinander. Manche dieser Merkmale haben einen Einfluss auf die Überlebenschancen der Individuen. Hier setzt die natürliche Auslese (Selektion) an. Nur die Individuen, die ihrer jeweiligen Umwelt (Umweltbedingungen können sich im Laufe der Zeit ändern) am besten angepasst sind, erreichen das Erwachsenenalter und haben eine Chance zur Fortpflanzung. Dabei geben sie ihre Gene an die nächste Generation weiter. Viele der Merkmale, die diesen Individuen das Überleben ermöglicht haben, sind angeboren, werden also auf die Nachkommen vererbt. Daher sind die Nachkommen genetisch schon etwas besser ausgestattet als ihre Eltern und im Durchschnitt etwas besser an die Umwelt angepasst.

Natürlich haben die überlebenden Nachkommen das gleiche Problem wie ihre Eltern. Auch sie produzieren wieder viel mehr Nachkommen, als zum Arterhalt notwendig wäre (selbst K-Strategen erzeugen nicht nur zwei Nachkommen pro Elternpaar). So geht das Ganze wieder von vorn los und so weiter…

Evolution ist ein Zwei-Schritte-Vorgang: Im ersten Schritt erzeugen Rekombinationen und Mutationen genetische Variationen in einer Population, und im zweiten Schritt verleihen die Umweltfaktoren mit Hilfe der natürlichen Auslese der Evolution ihre Richtung.

Weiter geht es mit den drei Selektionstypen: stabilisierende Selektion, gerichtete Selektion und spaltende Selektion.

Interne Links: