Evolution

  1832 sammelte der Naturforscher Charles Darwin auf seiner Fahrt mit der Beagle riesige Fossilien in Südamerika. Bei seiner Rückkehr wurde er 1837 von Richard Owen darüber informiert, dass Rüstungsfragmente von den gigantischen ausgestorbenen Glyptodons stammten, Kreaturen, die mit den modernen Gürteltieren verwandt waren, die er in der Nähe leben gesehen hatte. Die Ähnlichkeiten zwischen diesen beiden ungewöhnlich schuppigen Tieren und ihrer geografischen Verbreitung lieferten Darwin einen Hinweis, der ihm half, seine Theorie darüber zu entwickeln, wie die Evolution abläuft.   Vergrößern 1832, während einer Reise auf der Beagle , Naturforscher Charles Darwin gesammelte Riesenfossilien in Südamerika . Bei seiner Rückkehr wurde er 1837 von Richard Owen darüber informiert, dass Rüstungsfragmente von den gigantischen ausgestorbenen Glyptodons stammten, Kreaturen, die mit der Moderne verwandt sind Gürteltiere er hatte gesehen, wie er in der Nähe wohnte. Die Ähnlichkeiten zwischen diesen beiden ungewöhnlich schuppigen Tieren und ihrer geografischen Verbreitung lieferten Darwin einen Hinweis, der ihm half, seine Theorie darüber zu entwickeln, wie die Evolution abläuft.

Im Biologie , Evolution ist die Veränderung der vererbbaren Merkmale einer Population über aufeinanderfolgende Generationen, die durch Verschiebungen in den Allelfrequenzen von Genen bestimmt wird. Im Laufe der Zeit kann dieser Prozess zur Speziation führen, der Entwicklung neuer Arten aus bestehenden. Alles zeitgemäß Organismen auf der Erde sind durch gemeinsame Abstammung miteinander verwandt, die Produkte kumulativer evolutionärer Veränderungen über Milliarden von Jahren. Die Evolution ist somit die Quelle der enormen Vielfalt des Lebens auf der Erde, einschließlich der vielen ausgestorben Arten in der bezeugt Fossilien .

Die grundlegenden Mechanismen, die evolutionäre Veränderungen hervorrufen, sind natürliche Auslese (einschließlich ökologischer, sexueller und verwandtschaftlicher Selektion) und genetischer Drift; Diese beiden Mechanismen wirken auf die genetische Variation, die durch Mutation, genetische Rekombination und Genfluss entsteht. Natürliche Selektion ist der Prozess, durch den einzelne Organismen mit günstigen Eigenschaften mit größerer Wahrscheinlichkeit überleben und sich vermehren. Wenn diese Merkmale vererbbar sind, werden sie an die Nachkommen der Organismen weitergegeben, mit dem Ergebnis, dass vorteilhafte vererbbare Merkmale in der nächsten Generation häufiger werden. Dieser passive Prozess kann bei ausreichender Zeit zu vielfältigen Anpassungen an sich ändernde Umweltbedingungen führen.

Das moderne Verständnis der Evolution basiert auf der Theorie der natürlichen Auslese, die erstmals 1858 in einer gemeinsamen Präsentation von zwei Aufsätzen dargelegt wurde Charles Darwin und Alfred Russel Wallace und in Darwins Buch von 1859 populär gemacht Die Entstehung der Arten . In den 1930er Jahren wurde die darwinistische natürliche Auslese mit der Theorie von kombiniert Mendelian Vererbung zur Bildung der modernen evolutionären Synthese, auch bekannt als 'Neo-Darwinismus'. Die moderne Synthese beschreibt die Evolution als eine Veränderung der Häufigkeit von Allelen innerhalb einer Population von einer Generation zur nächsten. Mit ihrer enormen Erklärungs- und Vorhersagekraft ist diese Theorie zum zentralen Organisationsprinzip der modernen Biologie geworden, das sich direkt auf Themen wie den Ursprung der Antibiotikaresistenz bei Bakterien, die Eusozialität bei Insekten und das Staffeln bezieht Biodiversität des Ökosystems Erde.



Obwohl es einen überwältigenden wissenschaftlichen Konsens gibt, der die Gültigkeit der Evolution unterstützt, stand sie im Mittelpunkt vieler soziale und religiöse Kontroversen seit seiner Gründung wegen seiner Auswirkungen auf die Ursprünge der Menschheit.

Teil von Biologie Serie weiter
Mechanismen und Prozesse

Anpassung
Genetische Drift
Genfluss
Mutation
Auswahl
Speziation

Forschung und Geschichte

Beweis
Geschichte
Moderne Synthese
Soziale Wirkung

Bereiche der Evolutionsbiologie

Ökologische Genetik
Evolutionäre entwicklung
Menschliche Evolution
Molekulare Evolution
Phylogenetik
Populationsgenetik
Evo-ich muss

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Studium der Evolution

Geschichte des evolutionären Denkens

  Charles Darwin im Jahr 1854, fünf Jahre vor der Veröffentlichung von The Origin of Species. Charles Darwin 1854, fünf Jahre vor der Veröffentlichung Die Entstehung der Arten .

Die Idee der biologischen Evolution existiert seit der Antike, insbesondere unter griechischen Philosophen wie Anaximander und Epicurus und indischen Philosophen wie Patañjali. Wissenschaftliche Evolutionstheorien wurden jedoch erst im 18. und 19. Jahrhundert von Wissenschaftlern wie Jean-Baptiste Lamarck und vorgeschlagen Charles Darwin .

Die Transmutation von Arten wurde von vielen Wissenschaftlern vor 1859 akzeptiert, aber von Charles Darwin Zur Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl lieferte die erste überzeugende Darstellung eines Mechanismus, durch den evolutionäre Veränderungen auftreten könnten: natürliche Auslese . Nachdem Darwin viele Jahre privat an seiner Theorie gearbeitet hatte, war er motiviert, seine Arbeit über die Evolution zu veröffentlichen, als er einen Brief von Alfred Russel Wallace erhielt, in dem Wallace seine eigene, unabhängige Entdeckung der natürlichen Selektion offenbarte. Dementsprechend wird Wallace manchmal die gemeinsame Anerkennung für die Entstehung der Theorie gegeben.

Die Veröffentlichung von Darwins Buch löste viele wissenschaftliche und gesellschaftliche Debatten aus. Obwohl das Auftreten einer biologischen Evolution von Wissenschaftlern weithin akzeptiert wurde, wurden Darwins spezifische Vorstellungen über die Evolution – dass sie allmählich durch natürliche Selektion stattfand – aktiv angegriffen und bestritten. Darüber hinaus war Darwin zwar in der Lage, Variationen zu beobachten und auf natürliche Selektion und damit Anpassung zu schließen, aber er war nicht in der Lage, dies zu erklären wie Über Generationen hinweg können Variationen auftreten oder verändert werden.

  Gregor Mendel's work on the inheritance of traits in pea plants laid the foundation for genetics. Gregor Mendel 's Arbeit über die Vererbung von Merkmalen bei Erbsenpflanzen legte den Grundstein für Genetik .

Arbeiten zur Pflanzenhybridität eines Zeitgenossen Darwins, Gregor Mendel , offenbarte, dass bestimmte Eigenschaften in Erbsen traten in diskreten Formen auf (das heißt, sie waren entweder das eine oder andere unterschiedliche Merkmal, wie z. B. 'rund' oder 'faltig') und wurden auf eine genau definierte und vorhersagbare Weise vererbt. Als Mendels Werk 1901 „wiederentdeckt“ wurde, wurde es zunächst so interpretiert, dass es eine antidarwinistische „springende“, Saltationistische Form der Evolution unterstützt und dem Gradualismus der Biometriker widerspricht.

Die einfache Version der Theorie der frühen Mendelschen Theorie wich jedoch bald der klassischen Genetik von Thomas Hunt Morgan und seiner Schule, die die Anwendung der Mendelschen Gesetze auf die Biologie gründlich begründete und artikulierte. Schließlich wurde durch die Arbeit des Statistikers und Populationsgenetikers R.A. Fischer in den 1930er Jahren. Danach synthetisierten die Arbeiten von Populationsgenetikern und Zoologen in den 1930er und 1940er Jahren die darwinistische Evolution mit der Genetik und schufen die moderne evolutionäre Synthese. Gene waren damals noch theoretische Einheiten, und viele Paläontologen und Embryologen neigten dazu, sie als unbedeutend oder unbedeutend abzutun, aber spätere Fortschritte haben die Genetik zu einem Schlüsselaspekt der Evolutionsbiologie gemacht.

  Stephen Jay Gould war ein wichtiger Befürworter des unterbrochenen Gleichgewichts. Stephen Jay Gould war ein großer Befürworter von unterbrochenen Gleichgewichts .

Die bedeutendsten jüngsten Entwicklungen in der Evolutionsbiologie waren das verbesserte Verständnis und die Fortschritte bei Genetik . In den 1940er Jahren identifizierten Avery, MacLeod und McCarty nach Griffiths Experiment endgültig DNS (Desoxyribonukleinsäure) als 'transformierendes Prinzip', das für die Übertragung genetischer Informationen verantwortlich ist. 1953, Franz Crick und James D. Watson veröffentlichten ihre berühmte Arbeit über die Struktur der DNA, basierend auf der Forschung von Rosalind Franklin und Maurice Wilkins. Diese Entwicklungen leiteten das Zeitalter der Molekularbiologie ein und verwandelten das Verständnis der Evolution in einen molekularen Prozess (siehe Molekulare Evolution): die Mutation von DNA-Segmenten. George C. Williams' 1966 Anpassung und natürliche Selektion: Eine Kritik einiger aktueller Evolutionsgedanken und Richard Dawkins' Das egoistische Gen markierte eine Abkehr von der Vorstellung von Gruppen oder Organismen als Selektionseinheiten hin zu der modernen genzentrierten Sichtweise der Evolution. Mitte der 1970er Jahre formulierte Motoo Kimura die neutrale Theorie der molekularen Evolution, eine deutliche Abkehr von der Konsensansicht der Evolution, da sie eher genetische Drift als berücksichtigte natürliche Auslese als vorherrschender Evolutionsmodus.

Die Debatten über verschiedene Aspekte des Ablaufs der Evolution wurden fortgesetzt. Zwei prominente Debatten sind über die Theorie von unterbrochenen Gleichgewichts , vorgeschlagen im Jahr 1972 von Paläontologen Niles Eldredge und Stephen Jay Gould um den Mangel an allmählichen Übergängen zwischen Arten im Fossilienbestand zu erklären, sowie das Fehlen von Veränderungen oder Stasis, die über signifikante Zeitintervalle beobachtet werden; und auch die neutralistisch-selektionistische Debatte.

Akademische Disziplinen

Wissenschaftler in einer Reihe von akademischen Disziplinen dokumentieren weiterhin Beispiele der Evolutionstheorie und tragen so zu einem tieferen Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen bei. Jede Teildisziplin innerhalb Biologie sowohl informiert als auch wird durch das Wissen über die Details der Evolution informiert, wie z. B. in der ökologischen Genetik, der menschlichen Evolution, der molekularen Evolution und der Phylogenetik. Bereiche der Mathematik (z Bioinformatik ), Physik, Chemie und andere Bereiche leisten alle wichtige grundlegende Beiträge zur Evolutionstheorie. Sogar Disziplinen so weit entfernt wie Geologie und Soziologie spielen eine Rolle, da der Prozess der biologischen Evolution zeitlich und räumlich mit der Entwicklung der Erde und der menschlichen Zivilisation zusammenfällt.

Die Evolutionsbiologie ist eine Teildisziplin der Biologie, die sich mit der Entstehung und Abstammung von Arten sowie deren Veränderungen im Laufe der Zeit beschäftigt. Es war ursprünglich ein interdisziplinäres Gebiet, an dem Wissenschaftler aus vielen traditionellen taxonomisch orientierten Disziplinen teilnahmen. Zum Beispiel umfasst es im Allgemeinen Wissenschaftler, die eine spezielle Ausbildung in bestimmten Organismen wie Mammalogie, Ornithologie oder Herpetologie haben, aber diese Organismen verwenden, um allgemeine Fragen der Evolution zu beantworten. Die Evolutionsbiologie als eigenständige akademische Disziplin entstand als Ergebnis der modernen Evolutionssynthese in den 1930er und 1940er Jahren. Es dauerte jedoch bis in die 1970er und 1980er Jahre, dass eine beträchtliche Anzahl von Universitäten Abteilungen hatte, die den Begriff ausdrücklich beinhalteten Evolutionsbiologie in ihren Titeln.

Evolutionäre Entwicklungsbiologie (informell Evo-Devo) ist ein Gebiet der Biologie, das die Entwicklungsprozesse verschiedener Tiere vergleicht, um die Ahnenbeziehung zwischen Organismen und die Entwicklung von Entwicklungsprozessen zu bestimmen. Die Entdeckung von Genen, die die Entwicklung in Modellorganismen regulieren, ermöglichte Vergleiche mit Genen und genetischen Netzwerken verwandter Organismen.

Die physikalische Anthropologie entstand im späten 19. Jahrhundert als Studium der menschlichen Osteologie und der versteinerten Skelettreste anderer Hominiden. Zu dieser Zeit diskutierten Anthropologen darüber, ob ihre Beweise Darwins Behauptungen stützten, weil Skelettreste zeitliche und räumliche Variationen unter Hominiden offenbarten, aber Darwin hatte keine Erklärung für die spezifischen Mechanismen angeboten, die Variationen hervorrufen. Mit der Anerkennung der Mendelschen Genetik und dem Aufkommen der modernen Synthese wurde die Evolution jedoch sowohl zum grundlegenden konzeptionellen Rahmen als auch zum Studiengegenstand physikalischer Anthropologen. Neben der Untersuchung von Skelettresten begannen sie, die genetische Variation zwischen menschlichen Populationen zu untersuchen (Populationsgenetik); Daher begannen einige physikalische Anthropologen, sich biologische Anthropologen zu nennen.

Beweis der Evolution

  Tiktaalik im Kontext: eine von vielen Arten, die die evolutionäre Entwicklung von Fischflossen zu Tetrapodengliedern verfolgen.   Vergrößern Tiktalik im Zusammenhang: eine von vielen Arten, die die evolutionäre Entwicklung von Fischflossen zu Tetrapodengliedern verfolgen.

Die Evolution hat zahlreiche Aufzeichnungen hinterlassen, die die Geschichte verschiedener Arten enthüllen. Fossilien , bilden zusammen mit der vergleichenden Anatomie heutiger Pflanzen und Tiere die morphologische, oder anatomisch , Aufzeichnung. Durch den Vergleich der Anatomien sowohl moderner als auch ausgestorbener Arten, Paläontologen kann auf die Abstammungslinien dieser Arten schließen. Wichtige fossile Beweise umfassen die Verbindung verschiedener Klassen von Organismen durch sogenannte „Übergangsarten“, wie z Archaeopteryx , die frühe Beweise für Zwischenarten zwischen lieferten Dinosaurier und Vögel , und die kürzlich entdeckten Tiktalik , was die Entwicklung verdeutlicht Fische zu Tieren mit vier Gliedmaßen.

Die Entwicklung von Molekulargenetik , und insbesondere der DNA-Sequenzierung, hat es Biologen ermöglicht, die Aufzeichnungen der Evolution zu untersuchen, die in den genetischen Strukturen von Organismen hinterlassen wurden. Der Grad an Ähnlichkeit und Unterschied in den DNA-Sequenzen moderner Arten ermöglicht es Genetikern, ihre Abstammungslinien zu rekonstruieren. Aus DNA-Sequenzvergleichen werden Zahlen wie die 95-prozentige genotypische Ähnlichkeit zwischen Menschen und Schimpansen gewonnen.

Weitere Beweise für die Abstammung sind idiosynkratische Strukturen, die in bestimmten Organismen vorhanden sind, wie z. B. der 'Daumen' des Pandas, die anzeigen, wie die evolutionäre Abstammung eines Organismus seine adaptive Entwicklung einschränkt. Auch rudimentäre Strukturen wie die rudimentären Gliedmaßen von Pythons oder die degenerierten Augen blinder Höhlenfische sind Zeugnisse der evolutionären Entwicklung.

Andere Beweise, die verwendet werden, um evolutionäre Abstammungslinien zu demonstrieren, umfassen die geografische Verteilung von Arten. Kloakentiere wie Schnabeltiere und die meisten Beuteltiere wie Kängurus oder Koalas kommen zum Beispiel nur in Australien vor, was zeigt, dass ihr gemeinsamer Vorfahre mit Plazenta-Säugetieren lebte, bevor die alte Landbrücke zwischen Australien und Asien unterging.

Wissenschaftler korrelieren alle oben genannten Beweise, die daraus gezogen wurden Paläontologie , Anatomie, Genetik und Geographie, mit anderen Informationen über die Geschichte der Erde . Zum Beispiel bestätigt die Paläoklimatologie periodisch Eiszeiten während dieser Zeit war das Weltklima viel kühler, und es wird oft festgestellt, dass diese mit der Verbreitung von Arten übereinstimmen, die besser für die Kälte gerüstet sind, wie zum Beispiel das wollige Mammut.

Morphologische Beweise

  Der Buchstabe c im Bild zeigt die unentwickelten Hinterbeine eines Bartenwals, Überreste seiner terrestrischen Vorfahren.   Vergrößern Brief c im Bild zeigt die unentwickelten Hinterbeine eines Bartenwals, Überbleibsel Überreste seiner irdischen Vorfahren.

Fossilien sind wichtige Beweise für die Schätzung, wann verschiedene Abstammungslinien entstanden sind. Da die Versteinerung eines Organismus ein ungewöhnliches Ereignis ist, das normalerweise harte Teile (wie Zähne, Knochen oder Pollen) erfordert, ist die Fossilien wird traditionell angenommen, dass es nur spärliche und zeitweilige Informationen über die Abstammungslinien der Vorfahren liefert. Die Versteinerung von Organismen ohne harte Körperteile ist selten, tritt jedoch unter ungewöhnlichen Umständen auf, wie z. B. schnelles Vergraben, sauerstoffarme Umgebungen oder mikrobielle Einwirkung.

Der Fossilienbestand liefert mehrere Arten von Daten, die für das Studium der Evolution wichtig sind. Erstens enthält der Fossilienbestand die frühesten bekannten Beispiele des Lebens selbst sowie die frühesten Vorkommen einzelner Linien. Beispielsweise stammen die ersten komplexen Tiere aus dem frühen Kambrium vor etwa 520 Millionen Jahren. Zweitens liefern die Aufzeichnungen einzelner Arten Informationen über die Muster und Geschwindigkeiten der Evolution, die beispielsweise zeigen, ob sich Arten allmählich und schrittweise oder in relativ kurzen Intervallen geologischer Zeit zu neuen Arten (Artbildung) entwickeln. Drittens ist der Fossilienbestand ein Dokument groß angelegter Muster und Ereignisse in der Geschichte des Lebens, von denen viele die Evolutionsgeschichte zahlreicher Abstammungslinien beeinflusst haben. Beispielsweise führten Massensterben häufig zum Verlust ganzer Artengruppen, wie etwa der Nicht-Vogel-Dinosaurier, während andere relativ unversehrt blieben. Kürzlich haben Molekularbiologen die Zeit seit der Divergenz verwandter Abstammungslinien genutzt, um die Rate zu kalibrieren, mit der sich Mutationen ansammeln und mit der sich die Genome verschiedener Abstammungslinien entwickeln.

Die Phylogenetik, das Studium der Abstammung von Arten, hat gezeigt, dass Strukturen mit ähnlicher innerer Organisation unterschiedliche Funktionen erfüllen können. Wirbeltier Gliedmaßen sind ein gängiges Beispiel für solche homologen Strukturen. Die Anhänge an Fledermausflügeln sind zum Beispiel den menschlichen Händen strukturell sehr ähnlich und können eine bilden verkümmerte Struktur . Andere Beispiele sind das Vorhandensein von Hüftknochen bei Walen und Schlangen. Solche Strukturen können in einem gebräuchlicheren Organismus mit geringer oder ohne Funktion existieren, haben jedoch eine klare Funktion in einer Vorfahrenart desselben. Beispiele für Reststrukturen beim Menschen sind Weisheitszähne, das Steißbein und der Wurmfortsatz.

Molekularer Beweis

Der Vergleich der DNA-Sequenzen ermöglicht die Gruppierung von Organismen nach Sequenzähnlichkeit, und die resultierenden phylogenetischen Bäume sind typischerweise kongruent mit der traditionellen Taxonomie und werden häufig verwendet, um taxonomische Klassifikationen zu stärken oder zu korrigieren. Der Sequenzvergleich wird als ein Maß angesehen, das robust genug ist, um fehlerhafte Annahmen im Stammbaum in Fällen zu korrigieren, in denen andere Beweise knapp sind. Zum Beispiel weichen neutrale menschliche DNA-Sequenzen (basierend auf Substitutionen) um etwa 1,2 % von denen ihres nächsten genetischen Verwandten ab Schimpanse , 1,6 % von Gorillas , und 6,6 % von Paviane . Der Nachweis genetischer Sequenzen ermöglicht somit den Rückschluss und die Quantifizierung der genetischen Verwandtschaft zwischen Menschen und anderen Affen. Die Sequenz des 16S-rRNA-Gens, eines lebenswichtigen Gens, das einen Teil des Ribosoms codiert, wurde verwendet, um die breiten phylogenetischen Beziehungen zwischen allem vorhandenen Leben zu finden. Die ursprünglich von Carl Woese durchgeführte Analyse führte zu dem Drei-Domänen-System, was für zwei Hauptspaltungen in der frühen Evolution des Lebens spricht. Die erste Trennung führte zur Moderne Bakterien und die anschließende Spaltung führte zu modernen Archaea und Eukaryot .

Der proteomische Beweis unterstützt auch die universelle Abstammung des Lebens. Lebenswichtig Proteine , wie das Ribosom, DNA-Polymerase und RNA-Polymerase finden sich in den primitivsten Bakterien bis hin zu den komplexesten Säugetieren. Der Kernteil des Proteins ist über alle Lebenslinien hinweg konserviert und erfüllt ähnliche Funktionen. Höhere Organismen haben zusätzliche Proteinuntereinheiten entwickelt, die die Regulation und Protein-Protein-Interaktion des Kerns stark beeinflussen. Andere übergreifende Ähnlichkeiten zwischen allen Linien existierender Organismen, wie z DNS , RNA, Aminosäuren und die Lipiddoppelschicht unterstützen die Theorie der gemeinsamen Abstammung. Die Chiralität von DNS , RNA und Aminosäuren ist über alle bekannten Lebewesen hinweg konserviert. Da die rechts- oder linkshändige molekulare Chiralität keinen funktionellen Vorteil hat, ist die einfachste Hypothese, dass die Wahl zufällig in den frühen Anfängen des Lebens getroffen und durch gemeinsame Abstammung an alle noch vorhandenen Lebewesen weitergegeben wurde.

Es gibt auch zahlreiche molekulare Beweise für eine Reihe unterschiedlicher Mechanismen für große evolutionäre Veränderungen, darunter Genom- und Genduplikation, horizontaler Gentransfer, Rekombination und Endosymbiose. Diese Mechanismen wurden oder werden in die Moderne Evolutionäre Synthese integriert:

  1. Die Duplikation von Genen und Genomen erleichtert die schnelle Evolution, indem beträchtliche Mengen an genetischem Material unter schwachen oder keinen selektiven Einschränkungen bereitgestellt werden.
  2. Horizontaler Gentransfer, der Prozess, bei dem ein Organismus genetisches Material überträgt ( d.h. DNA) an eine andere Zelle, die nicht ihre Nachkommenschaft ist, ermöglicht große plötzliche Evolutionssprünge in einer Art, indem nützliche Gene, die in einer anderen Art entwickelt wurden, integriert werden.
  3. Die Rekombination ist sowohl in der Lage, eine große Anzahl verschiedener Allele neu zu ordnen als auch eine reproduktive Isolation zu etablieren.
  4. Die endosymbiotische Theorie erklärt den Ursprung von Mitochondrien und Plastiden ( z.B. Chloroplasten), die Organellen eukaryotischer Zellen sind, als Eingliederung einer alten prokaryotischen Zelle in eine alte eukaryotisch Zelle. Anstatt sich weiterzuentwickeln eukaryotisch Organellen langsam, bietet diese Theorie einen Mechanismus für große evolutionäre Veränderungen durch Einbeziehung des genetischen Materials und der biochemischen Zusammensetzung einer separaten Art. Dieser Evolutionsmechanismus wurde beobachtet. Hatena, ein Protist, ist ein rezenter Organismus, der sich einer endosymbiotischen Evolution unterzieht.

Weitere Beweise für die Rekonstruktion von Ahnenlinien stammen aus Junk-DNA wie Pseudogenen, d.h. , „tote“ Gene, die stetig Mutationen anhäufen.

Da Stoffwechselprozesse keine Fossilien hinterlassen, erfolgt die Erforschung der Evolution der grundlegenden zellulären Prozesse weitgehend durch Vergleich mit existierenden Organismen. Viele Abstammungslinien gingen auseinander, als neue Stoffwechselprozesse auftauchten, und es ist theoretisch möglich, das Auftreten bestimmter Stoffwechselprozesse zu bestimmen, indem man die Merkmale der Nachkommen eines gemeinsamen Vorfahren vergleicht oder ihre physischen Manifestationen erkennt. Beispielsweise ist das Auftreten von Sauerstoff in der Erdatmosphäre mit der Entwicklung der Photosynthese verbunden.

Theoretischer Beweis

Mathematische Evolutionsmodelle, die von Leuten wie Sewall Wright, Ronald Fisher und J. B. S. Haldane entwickelt und durch die Diffusionstheorie von Motoo Kimura erweitert wurden, ermöglichen Vorhersagen über die genetische Struktur sich entwickelnder Populationen. Die direkte Untersuchung der genetischen Struktur moderner Populationen mittels DNA-Sequenzierung hat kürzlich die Überprüfung vieler dieser Vorhersagen ermöglicht. Zum Beispiel impliziert die „Out of Africa“-Theorie der menschlichen Herkunft, die besagt, dass sich moderne Menschen in Afrika entwickelt haben und eine kleine Teilpopulation auswanderte (was einen Bevölkerungsengpass durchmachte), dass moderne Bevölkerungen die Signaturen dieses Migrationsmusters aufweisen sollten. Insbesondere Populationen nach dem Engpass (Europäer und Asiaten) sollten im Vergleich zur afrikanischen Bevölkerung eine insgesamt geringere genetische Diversität und eine gleichmäßigere Verteilung der Allelhäufigkeiten aufweisen. Beide Vorhersagen werden durch tatsächliche Daten aus einer Reihe von Studien bestätigt.

Abstammung von Organismen

  Morphologische Ähnlichkeiten in der Hominidae-Familie sind ein Beweis für eine gemeinsame Abstammung.   Vergrößern Morphologische Ähnlichkeiten in der Hominidae-Familie sind ein Beweis für eine gemeinsame Abstammung.

In der Biologie geht die Theorie der universellen gemeinsamen Abstammung davon aus, dass alle Organismen auf der Erde von einem gemeinsamen Vorfahren oder Genpool der Vorfahren abstammen.

Hinweise auf eine gemeinsame Abstammung werden aus Merkmalen abgeleitet, die alle lebenden Organismen gemeinsam haben. Zu Darwins Zeiten basierte der Beweis gemeinsamer Merkmale ausschließlich auf der sichtbaren Beobachtung morphologischer Ähnlichkeiten, wie etwa der Tatsache, dass alle Vögel, sogar die, die nicht fliegen, Flügel haben. Heute gibt es starke Hinweise aus der Genetik, dass alle Organismen einen gemeinsamen Vorfahren haben. Zum Beispiel verwendet jede lebende Zelle Nukleinsäuren als ihr genetisches Material und verwendet die gleichen zwanzig Aminosäuren als Bausteine ​​für Proteine . Alle Organismen verwenden dasselbe genetischer Code (mit einigen äußerst seltenen und geringfügigen Abweichungen), um Nukleinsäuresequenzen in Proteine ​​zu übersetzen. Die Universalität dieser Merkmale deutet stark auf eine gemeinsame Abstammung hin, da die Auswahl vieler dieser Merkmale willkürlich erscheint.

Informationen über die frühe Entwicklung des Lebens beinhalten Beiträge aus den Bereichen Geologie und Planetenwissenschaft. Diese Wissenschaften liefern Informationen über die Geschichte der Erde und die Veränderungen, die das Leben hervorgebracht hat. Viele Informationen über die frühe Erde sind jedoch im Laufe der Zeit durch geologische Prozesse zerstört worden.

Geschichte des Lebens

Die chemische Evolution (oder Abiogenese) von selbstkatalytischen chemischen Reaktionen zu Leben (siehe Ursprung des Lebens) ist kein Teil der biologischen Evolution, aber es ist unklar, an welchem ​​Punkt solche zunehmend komplexen Reaktionsfolgen zu dem wurden, was wir heute als lebende Organismen betrachten würden.

  Präkambrische Stromatolithen in der Siyeh-Formation, Glacier National Park. Im Jahr 2002 veröffentlichte William Schopf von der UCLA einen umstrittenen Artikel in der Zeitschrift Nature, in dem er argumentierte, dass Formationen wie diese 3,5 Milliarden Jahre alte versteinerte Algenmikroben besäßen. Wenn das stimmt, wären sie das früheste bekannte Leben auf der Erde.   Vergrößern Präkambrium Stromatolithen in der Siyeh-Formation, Glacier-Nationalpark . Im Jahr 2002 veröffentlichte William Schopf von der UCLA einen kontroversen Artikel in der Zeitschrift Natur argumentieren, dass Formationen wie diese 3,5 Milliarden Jahre alt sind versteinert Algen Mikroben. Wenn das stimmt, wären sie das früheste bekannte Leben auf der Erde.

Über die frühesten Entwicklungen im Leben ist nicht viel bekannt. Alle existierenden Organismen teilen jedoch bestimmte Merkmale, einschließlich Zellstruktur und genetischer Code . Die meisten Wissenschaftler interpretieren dies so, dass alle existierenden Organismen einen gemeinsamen Vorfahren haben, der bereits die grundlegendsten zellulären Prozesse entwickelt hat, aber es gibt keinen wissenschaftlichen Konsens über die Beziehung der drei Lebensbereiche ( Archaea, Bakterien , Eukaryota) oder der Ursprung des Lebens. Versuche, Licht in die früheste Geschichte des Lebens zu bringen, konzentrieren sich im Allgemeinen auf das Verhalten von Makromolekülen, insbesondere RNA, und das Verhalten komplexer Systeme.

Die Entstehung von Sauerstoff Photosynthese (vor etwa 3 Milliarden Jahren) und die anschließende Entstehung einer sauerstoffreichen, nicht reduzierenden Atmosphäre lassen sich durch die Bildung von gebänderten Eisenablagerungen und später roten Schichten von Eisenoxiden verfolgen. Dies war eine notwendige Voraussetzung für die Entwicklung der aeroben Zellatmung, die vermutlich vor etwa 2 Milliarden Jahren entstanden ist.

In den letzten Milliarden Jahren begannen einfache vielzellige Pflanzen und Tiere in den Ozeanen aufzutauchen. Bald nach dem Auftauchen der ersten Tiere, der kambrische Explosion (eine Zeit von konkurrenzloser und bemerkenswerter, aber kurzer, organismischer Vielfalt, die in den im Burgess Shale gefundenen Fossilien dokumentiert ist) sah die Entstehung aller wichtigen Körperpläne oder Stämme moderner Tiere. Es wird nun angenommen, dass dieses Ereignis durch die Entwicklung der Hox-Gene ausgelöst wurde. Vor etwa 500 Millionen Jahren, Pflanzen und Pilze kolonisierten das Land und wurden bald von gefolgt Arthropoden und andere Tiere, was zur Entwicklung von Landökosystemen führt, mit denen wir vertraut sind.

Der Evolutionsprozess kann außerordentlich langsam sein. Fossile Beweise deuten darauf hin, dass sich die Vielfalt und Komplexität des modernen Lebens über einen Großteil der Zeit entwickelt hat Geschichte der Erde . Geologisch Beweise deuten darauf hin, dass die Erde ungefähr 4,57 Milliarden Jahre alt ist. Studien über Guppys von David Reznick an der University of California, Riverside, haben jedoch gezeigt, dass die Evolutionsrate durch natürliche Selektion 10.000 bis 10 Millionen mal schneller voranschreiten kann, als im Fossilienbestand angegeben. Solche vergleichenden Studien sind jedoch ausnahmslos durch Unterschiede in den Zeitskalen verzerrt, in denen evolutionäre Veränderungen im Labor, in Feldexperimenten und im Fossilienbestand gemessen werden.

Die Abstammung lebender Organismen wurde traditionell aus der Morphologie rekonstruiert, wird aber zunehmend durch Phylogenie ergänzt – die Rekonstruktion von Phylogenien durch den Vergleich genetischer (normalerweise DNA-) Sequenzen. Der Biologe Gogarten schlägt vor, dass 'die ursprüngliche Metapher eines Baums nicht mehr zu den Daten aus der jüngsten Genomforschung passt' und dass daher 'Biologen die Metapher eines Mosaiks verwenden [sollten], um die verschiedenen Geschichten zu beschreiben, die in einzelnen Genomen kombiniert sind, und [die] Metapher eines Netzes, um den reichen Austausch und die kooperativen Wirkungen von HGT zwischen Mikroben zu visualisieren'.

Moderne Synthese

Charles Darwin konnte Variationen beobachten, auf natürliche Selektion und damit auf Anpassung schließen, kannte aber die Grundlage der Erblichkeit nicht. Er konnte es nicht erklären wie Organismen können sich über Generationen verändern. Es schien auch, dass, wenn zwei Individuen gekreuzt wurden, ihre Merkmale übereinstimmen mussten vermischt in der Nachkommenschaft, so dass schließlich alle Variationen verloren gehen würden.

Das Mischungsproblem wurde gelöst, als die Populationsgenetiker R.A. Fisher, Sewall Wright und J. B. S. Haldane verbanden die darwinistische Evolutionstheorie mit der populationsgenetischen Theorie, die darauf basierte Mendelian Genetik (Gene wie diskrete Einheiten der Vererbung).

Das Problem, was die Mechanismen sein könnten, wurde im Prinzip mit der Identifizierung von DNA als genetischem Material durch Oswald Avery und Kollegen und der Artikulation der Doppelhelixstruktur von DNA durch James Watson und gelöst Franz Crick lieferte eine physikalische Grundlage für die Vorstellung, dass Gene waren codiert in DNA.

Vererbung

  Ein Abschnitt eines Modells eines DNA-Moleküls.   Vergrößern Ein Abschnitt eines Modells eines DNA-Moleküls.

Die Arbeit von Gregor Mendel lieferte die erste solide Grundlage für die Idee, dass die Vererbung in diskreten Einheiten auftritt. Er bemerkte mehrere Merkmale bei Erbsen, die nur in einer von zwei Formen vorkommen ( z.B. , die Erbsen waren entweder „rund“ oder „faltig“), und konnte zeigen, dass die Merkmale: vererbbar (von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben wurden); diskret ( d.h. , wenn ein Elternteil runde Erbsen und der andere faltige hatte, waren die Nachkommen nicht intermediär, sondern entweder rund oder faltig); und wurden auf eine wohldefinierte und vorhersagbare Weise an die Nachkommen verteilt (Mendelsche Vererbung). Seine Forschung legte den Grundstein für das Konzept diskreter vererbbarer Merkmale, die heute als Gene bekannt sind. Nachdem Mendels Arbeit 1900 'wiederentdeckt' wurde, wurde entdeckt, dass die Konzepte eine breite Anwendbarkeit haben könnten und dass die meisten komplexen Merkmale polygenetisch waren und nicht von einzelnen Einheitszeichen kontrolliert wurden.

Spätere Forschungen gaben der Vorstellung von Genen eine physikalische Grundlage und identifizierten sie schließlich DNS als genetisches Material und identifizierte Gene als diskrete Elemente innerhalb der DNA. DNA wird nicht perfekt kopiert und seltene Fehler (Mutationen) in Genen können Eigenschaften beeinflussen, die die Gene kontrollieren ( z.B. , Erbsenform).

Ein Gen kann Modifikationen wie DNA-Methylierung aufweisen, die die Nukleotidsequenz eines Gens nicht verändern, aber zur epigenetischen Vererbung einer Veränderung in der Expression dieses Gens in einem Merkmal führen.

Nicht-DNA-basierte Formen der vererbbaren Variation existieren, wie die Übertragung der Sekundärstrukturen von Prionen , und strukturelle Vererbung von Mustern in den Zilienreihen in Protozoen wie z Pantoffeltierchen und Tetrahymena . Es wird weiterhin untersucht, ob diese Mechanismen die Erzeugung spezifischer vorteilhafter vererbbarer Variationen als Reaktion auf Umweltsignale ermöglichen. Wenn dies der Fall wäre, würden einige Evolutionsfälle außerhalb des typischen darwinistischen Rahmens liegen, der jede Verbindung zwischen Umweltsignalen und der Produktion vererbbarer Variationen vermeidet. Die Prozesse, die diese Variationen erzeugen, lassen jedoch die genetische Information intakt, sind oft reversibel und eher selten.

Variation

Evolutionäre Veränderungen sind das Produkt evolutionärer Kräfte, die auf die genetische Variation einwirken. In natürlichen Populationen gibt es ein gewisses Maß an phänotypischer Variation ( z.B. , was Sie anders erscheinen lässt als Ihr Nachbar). Diese phänotypische Variation ist das Ergebnis von Varianten in Gensequenzen unter den Individuen einer Population. Es kann eine oder mehrere funktionelle Varianten eines Gens oder Locus geben, und diese Varianten werden Allele genannt. Die meisten Stellen im Genom ( d.h. , vollständige DNA-Sequenz) einer Art sind bei allen Individuen der Population identisch; Stellen mit mehr als einem Allel werden als polymorphe oder segregierende Stellen bezeichnet.

Jede genetische Variation beginnt als neue Mutation in einem einzelnen Individuum; in nachfolgenden Generationen kann die Häufigkeit dieser Variante in der Population schwanken und relativ zu anderen Allelen an der Stelle mehr oder weniger vorherrschend werden. Diese Änderung der Allelfrequenz ist die allgemein akzeptierte Definition von Evolution, und alle evolutionären Kräfte wirken, indem sie die Allelfrequenz in die eine oder andere Richtung treiben. Die Variation verschwindet, wenn sie den Punkt der Fixierung erreicht – wenn sie entweder eine Häufigkeit von Null erreicht und aus der Population verschwindet oder eine Häufigkeit von eins erreicht und das angestammte Allel vollständig ersetzt.

Mechanismen der Evolution

Die Evolution besteht aus zwei grundlegenden Arten von Prozessen: solchen, die neue genetische Variationen in eine Population einführen, und solchen, die die Häufigkeit bestehender Variationen beeinflussen. Der Paläontologe Stephen J. Gould formulierte dies einmal prägnant als „ Variation vorschlägt und Auswahl verfügt. '

Mutation

  Mutation tritt auf wegen"copy errors" that occur during DNA replication.   Vergrößern Mutationen treten aufgrund von 'Kopierfehlern' auf, die während der DNA-Replikation auftreten.

Genetische Variationen entstehen durch zufällige Mutationen, die mit einer bestimmten Rate in den Genomen aller Organismen auftreten. Mutationen sind dauerhafte, übertragbare Veränderungen des Erbguts (meist DNS oder RNA) von a Zelle , und kann verursacht werden durch: „Kopierfehler“ im Erbgut bei der Zellteilung; durch Einwirkung von Strahlung, Chemikalien oder Viren. Bei vielzelligen Organismen können Mutationen unterteilt werden in Keimbahnmutationen die in den Gameten vorkommen und somit an die Nachkommen weitergegeben werden können, und somatische Mutationen die zur Fehlfunktion oder zum Tod einer Zelle führen und verursachen können Krebs .

Mutationen, die nicht von der natürlichen Selektion betroffen sind, werden als neutrale Mutationen bezeichnet. Ihre Häufigkeit in der Bevölkerung wird durch Mutationsrate, genetische Drift und selektiven Druck auf verbundene Allele bestimmt. Es versteht sich, dass der größte Teil des Genoms einer Art ohne Selektion einer stetigen Akkumulation neutraler Mutationen unterliegt.

Einzelne Gene können von Punktmutationen, auch SNPs genannt, betroffen sein, bei denen ein einzelnes Basenpaar verändert ist. Die Substitution eines einzelnen Basenpaars kann die Funktion des Gens beeinträchtigen oder auch nicht (siehe Mutation), während Deletionen und Insertionen eines einzelnen oder mehrerer Basenpaare normalerweise zu einem nicht funktionsfähigen Gen führen.

Bewegliche Elemente, Transposons, machen einen Großteil der Genome von Pflanzen und Tieren aus und scheinen eine bedeutende Rolle bei der Evolution der Genome gespielt zu haben. Diese mobilen Insertionselemente können innerhalb eines Genoms springen und bestehende Gene und Gennetzwerke verändern, um evolutionäre Veränderungen und Diversität zu erzeugen.

Andererseits wird angenommen, dass Genduplikationen, die über eine Reihe von Mechanismen auftreten können, eine Hauptquelle für Rohmaterial für die Entwicklung neuer Gene sind, da alle Millionen Jahre Dutzende bis Hunderte von Genen in Tiergenomen dupliziert werden. Die meisten Gene gehören zu größeren 'Familien' von Genen, die von einem gemeinsamen Ahnengen abgeleitet sind (zwei Gene einer Art, die zur selben Familie gehören, werden als 'Paraloge' bezeichnet). Ein weiterer Mechanismus, der eine Genduplikation verursacht, ist die intergene Rekombination, insbesondere das „Exon-Shuffling“. d.h. , eine abweichende Rekombination, die den stromaufwärts gelegenen Teil eines Gens mit dem stromabwärts gelegenen Teil eines anderen verbindet. Genomduplikationen und Chromosomenduplikationen scheinen ebenfalls eine bedeutende Rolle in der Evolution gespielt zu haben. Die Genomduplikation war die treibende Kraft in der Genomentwicklung der Teleostei, bei der angenommen wird, dass bis zu vier Genomduplikationen aufgetreten sind, was zu Arten mit mehr als 250 Chromosomen führte.

Große chromosomale Umlagerungen verändern nicht unbedingt die Genfunktion, führen aber im Allgemeinen zu einer reproduktiven Isolation und per Definition zu Speziation (Arten (in sexuellen Organismen) werden normalerweise durch die Fähigkeit zur Kreuzung definiert). Ein Beispiel für diesen Mechanismus ist die Fusion zweier Chromosomen in der homo-Gattung, die das menschliche Chromosom 2 produzierte; diese Verschmelzung trat nicht in der auf Schimpanse Abstammungslinie, was zu zwei getrennten Chromosomen in existierenden Schimpansen führt.

Auswahl und Anpassung

  Ein Pfau's tail is the canonical example of sexual selection   Vergrößern Der Schwanz eines Pfaus ist das kanonische Beispiel für sexuelle Selektion

Natürliche Selektion kommt von Unterschieden im Überleben und in der Fortpflanzung. Die unterschiedliche Mortalität ist die Überlebensrate von Individuen bis zu ihrem reproduktiven Alter. Die unterschiedliche Fruchtbarkeit ist der gesamte genetische Beitrag zur nächsten Generation. Beachten Sie, dass Mutationen und genetische Drift zufällig sind, die natürliche Selektion jedoch nicht, da sie vorzugsweise auf der Grundlage unterschiedlicher Fitness nach verschiedenen Mutationen selektiert. Zum Beispiel ist das Würfeln zufällig, aber es ist nicht zufällig, bei zwei gewürfelten Würfeln immer die höhere Zahl zu wählen. Die zentrale Rolle der natürlichen Selektion in der Evolutionstheorie hat zu einer starken Verbindung zwischen diesem Gebiet und dem Studium der Evolution geführt Ökologie .

Die natürliche Selektion kann in zwei Kategorien unterteilt werden:

  • Ökologische Selektion tritt auf, wenn Organismen, die überleben und sich vermehren, die Häufigkeit ihrer Gene im Genpool gegenüber denen erhöhen, die nicht überleben.
  • Sexuelle Selektion tritt auf, wenn Organismen, die aufgrund ihrer Merkmale für das andere Geschlecht attraktiver sind, sich mehr vermehren und somit die Häufigkeit dieser Merkmale im Genpool erhöhen.

Die natürliche Selektion wirkt auch auf verschiedene Weise auf Mutationen ein:

  • Positive oder gerichtete Selektion erhöht die Häufigkeit einer vorteilhaften Mutation oder verschiebt den Mittelwert in eine der beiden Richtungen.
  • Durch die Reinigung oder Stabilisierung der Selektion wird ein gemeinsames Merkmal in der Population aufrechterhalten, indem die Häufigkeit schädlicher Mutationen verringert und sie aus der Population ausgesondert werden. „Lebende Fossilien“ sind wohl das Produkt einer stabilisierenden Selektion, da ihre Form und ihre Eigenschaften über einen langen Zeitraum praktisch identisch geblieben sind. Es wird argumentiert, dass die Stabilisierung der Selektion die häufigste Form der natürlichen Selektion ist.
  • Künstliche Selektion bezieht sich auf die gezielte Züchtung einer Art, um eine wünschenswertere und „perfektere“ Rasse zu produzieren. Menschen haben künstliche Selektion bei der Züchtung von Tieren und Pflanzen gelenkt, mit Beispielen, die von reichen Landwirtschaft (Pflanzen und Vieh) bis hin zu Haustieren und Gartenbau. Da der Mensch jedoch nur ein Teil der Umwelt ist, kann es schwierig sein, die Anteile der Veränderung einer Art aufgrund natürlicher oder künstlicher Mittel zu bestimmen. Die künstliche Selektion innerhalb menschlicher Populationen ist ein umstrittenes Unterfangen, das als Eugenik bekannt ist.
  • Durch das Ausbalancieren der Selektion wird die Variation innerhalb einer Population durch eine Reihe von Mechanismen aufrechterhalten, darunter:
    • Heterozygoter Vorteil oder Überdominanz, wobei die Heterozygote fitter ist als jede der homozygoten Formen (beispielhaft durch menschliche Sichelzellenanämie, die Resistenz verleiht Malaria )
    • Häufigkeitsabhängige Selektion, bei der seltene Varianten aufgrund ihrer Seltenheit entweder eine erhöhte Fitness oder eine verminderte Fitness aufweisen.
  • Disruptive Selektion begünstigt beide Extreme und führt zu einer bimodalen Verteilung der Genhäufigkeit. Der Mittelwert kann sich verschieben oder auch nicht.
  • Selektive Sweeps beschreiben den Einfluss der Selektion, die auf verbundene Allele wirkt. Es kommt in zwei Formen vor:
    • Hintergrundselektion tritt auf, wenn gegen eine schädliche Mutation selektiert wird und verknüpfte Mutationen zusammen mit der schädlichen Variante eliminiert werden, was zu einem geringeren genetischen Polymorphismus in der umgebenden Region führt.
    • Genetisches Trampen tritt auf, wenn ein nützliches Allel ausgewählt wird und verbundene Allele, die neutral oder nützlich sein können, zusammen mit dem nützlichen Allel zur Fixierung gedrängt werden.

Durch den Prozess der natürlichen Auslese passen sich Organismen besser an ihre Umgebung an. Anpassung ist jeder evolutionäre Prozess, der die Fitness des Individuums erhöht, oder manchmal die Eigenschaft, die erhöhte Fitness verleiht. z.B. ein stärkerer Greifschwanz oder eine größere Sehschärfe. Beachten Sie, dass die Anpassung kontextsensitiv ist; Eine Eigenschaft, die die Fitness in einer Umgebung erhöht, kann sie in einer anderen verringern.

Die Evolution agiert nicht in einer linearen Richtung auf ein vordefiniertes „Ziel“ hin – sie reagiert nur auf verschiedene Arten von Anpassungsänderungen. Der Glaube an eine teleologische Evolution dieser Art wird als Orthogenese bezeichnet und wird durch das wissenschaftliche Verständnis der Evolution nicht gestützt. Ein Beispiel für dieses Missverständnis ist der Irrglaube, dass Menschen in Zukunft aufgrund ihres verstärkten Einsatzes von Maschinen wie z. B. mehr Finger entwickeln werden Computers . In Wirklichkeit würde dies nur eintreten, wenn mehr Finger eine signifikant höhere Rate an Fortpflanzungserfolg bieten als diejenigen, die keine haben, was zum jetzigen Zeitpunkt sehr unwahrscheinlich erscheint.

Die meisten Biologen glauben, dass die Anpassung durch die Anhäufung vieler Mutationen mit geringer Wirkung erfolgt. Die Makromutation ist jedoch ein alternativer Anpassungsprozess, der eine einzelne, sehr große Mutation beinhaltet.

Rekombination

Bei asexuellen Organismen werden Varianten in Genen auf demselben Chromosom immer zusammen vererbt – das sind sie verknüpft , da sie sich auf demselben DNA-Molekül befinden. Sexualorganismen mischen jedoch bei der Produktion von Gameten verknüpfte Allele auf homologen Chromosomen, die von den Eltern über meiotische Rekombination geerbt wurden. Dieses Mischen ermöglicht eine unabhängige Auswahl von Allelen (Mutationen) in Genen, die in der Population unabhängig verbreitet werden. Dadurch können schädliche Mutationen beseitigt und vorteilhafte Mutationen effizienter erhalten werden als in asexuellen Populationen.

Die meitoische Rekombinationsrate ist jedoch nicht sehr hoch – in der Größenordnung von einem Crossover (Rekombinationsereignis zwischen homologen Chromosomen) pro Chromosomenarm pro Generation. Daher werden verknüpfte Allele nicht perfekt voneinander gemischt, sondern werden tendenziell zusammen vererbt. Diese Tendenz kann gemessen werden, indem das gleichzeitige Auftreten von zwei Allelen verglichen wird, was üblicherweise als Kopplungsungleichgewicht (LD) quantifiziert wird. Ein Satz von Allelen, die häufig gemeinsam vermehrt werden, wird als Haplotyp bezeichnet. Starke Haplotypblöcke können ein Produkt einer starken positiven Selektion sein.

Die Rekombination ist leicht mutagen, was einer der vorgeschlagenen Gründe dafür ist, warum sie mit begrenzter Häufigkeit auftritt. Die Rekombination bricht auch Genkombinationen auf, die in früheren Generationen erfolgreich waren und daher durch Selektion bekämpft werden sollten. Die Rekombination könnte jedoch durch negative frequenzabhängige Selektion begünstigt werden (das heißt, wenn seltene Varianten an Häufigkeit zunehmen), weil sie dazu führt, dass mehr Individuen mit neuen und seltenen Genkombinationen produziert werden.

Wenn Allele nicht durch Rekombination getrennt werden können (z. B. in Säugetier-Y-Chromosomen), gibt es eine beobachtbare Verringerung der effektiven Populationsgröße, bekannt als Hill-Robertson-Effekt, und die sukzessive Etablierung schlechter Mutationen, bekannt als Mullers Ratchet.

Genfluss und Populationsstruktur

  Weltkarte mit Verbreitung der Kameliden. Durchgezogene schwarze Linien zeigen mögliche Migrationsrouten an.   Vergrößern Weltkarte mit Verbreitung der Kameliden. Durchgezogene schwarze Linien zeigen mögliche Migrationsrouten an.

Genfluss (auch genannt Genbeimischung oder einfach Migration ) ist der Austausch genetischer Variationen zwischen Populationen, wenn Geographie und Kultur keine Hindernisse darstellen. Ernst Mayr vermutete, dass der Genfluss wahrscheinlich homogenisierend wirkt und damit einer selektiven Anpassung entgegenwirkt. Wenn es Hindernisse für den Genfluss gibt, wird die Situation als reproduktive Isolation bezeichnet und als notwendig für die Speziation angesehen.

Die freie Bewegung von Allelen durch eine Population kann auch durch die Populationsstruktur behindert werden. Zum Beispiel kreuzen sich die meisten realen Populationen nicht wirklich vollständig; Die geografische Nähe hat einen starken Einfluss auf die Bewegung von Allelen innerhalb der Population.

Ein Beispiel für den Effekt der Populationsstruktur ist der sogenannte Gründereffekt, der aus einem Migrations- oder Populationsengpass resultiert, bei dem eine Population vorübergehend nur sehr wenige Individuen hat und daher viel genetische Variation verliert. In diesem Fall kann ein einzelnes, seltenes Allel innerhalb einer bestimmten Population plötzlich sehr schnell an Häufigkeit zunehmen, wenn es zufällig bei einer kleinen Anzahl von „Gründer“-Individuen vorherrscht. Die Häufigkeit des Allels in der resultierenden Population kann viel höher sein als sonst erwartet, insbesondere bei schädlichen, krankheitsverursachenden Allelen. Da die Populationsgröße einen tiefgreifenden Einfluss auf die relative Stärke der genetischen Drift und der natürlichen Selektion hat, können Änderungen der Populationsgröße die Dynamik dieser Prozesse erheblich verändern.

Drift

Die genetische Drift beschreibt Änderungen der Allelhäufigkeit von einer Generation zur nächsten aufgrund von Stichprobenvarianzen. Die Häufigkeit eines Allels in der Nachkommengeneration variiert gemäß einer Wahrscheinlichkeitsverteilung der Häufigkeit des Allels in der Elterngeneration. Daher neigen die Allelhäufigkeiten im Laufe der Zeit, selbst wenn keine Selektion auf die Allele erfolgt, dazu, nach oben oder unten zu 'driften', um schließlich 'fixiert' zu werden - das heißt, sie gehen auf eine Häufigkeit von 0 % oder 100 %. Daher können Schwankungen in der Allelhäufigkeit zwischen aufeinanderfolgenden Generationen dazu führen, dass einige Allele allein aufgrund des Zufalls aus der Population verschwinden. Zwei getrennte Populationen, die mit denselben Allelfrequenzen beginnen, könnten daher durch zufällige Fluktuation in zwei divergierende Populationen mit unterschiedlichen Allelsätzen auseinanderdriften (zum Beispiel könnten Allele, die in einer Population vorhanden sind, in der anderen fehlen, oder und umgekehrt ).

Die Folge der genetischen Drift hängt stark von der Größe der Population ab (allgemein mit N abgekürzt): Drift ist wichtig in kleinen Paarungspopulationen (siehe Gründereffekt und Populationsengpass), wo zufällige Schwankungen von Generation zu Generation groß sein können. Die relative Bedeutung der natürlichen Selektion und der genetischen Drift bei der Bestimmung des Schicksals neuer Mutationen hängt auch von der Populationsgröße und der Stärke der Selektion ab: Wenn N mal s (Populationsgröße mal Stärke der Selektion) klein ist, überwiegt die genetische Drift. Wenn N mal s groß ist, überwiegt die Auswahl. Daher überwiegt in großen Populationen die natürliche Selektion, oder entsprechend ist die genetische Drift in kleinen Populationen stärker. Schließlich hängt die Zeit, bis ein Allel durch genetische Drift in der Population fixiert wird (d. h. bis alle Individuen in der Population dieses Allel tragen), von der Populationsgröße ab, wobei kleinere Populationen eine kürzere Fixierungszeit benötigen.

Horizontaler Gentransfer

Horizontaler Gentransfer (HGT) (oder lateraler Gentransfer) ist jeder Prozess, bei dem ein Organismus genetisches Material überträgt (d. h. DNS ) an einen anderen Organismus, der nicht sein Nachkomme ist. Dieser Mechanismus ermöglicht die Übertragung von genetischem Material zwischen nicht verwandten Organismen derselben Art oder verschiedener Arten.

  Ein phylogenetischer Baum aller existierenden Organismen, basierend auf 16S-rRNA-Gensequenzdaten, der die Evolutionsgeschichte der drei Domänen des Lebens, Bakterien, Archaea und Eukaryoten, zeigt. Ursprünglich vorgeschlagen von Carl Woese.   Vergrößern Ein phylogenetischer Baum aller existierenden Organismen, basierend auf 16S-rRNA-Gensequenzdaten, der die Evolutionsgeschichte der drei Bereiche des Lebens zeigt, Bakterien , Archaeen u Eukaryoten . Ursprünglich vorgeschlagen von Carl Woese.

Viele Mechanismen für den horizontalen Gentransfer wurden beobachtet, wie z. B. antigene Verschiebung, Reassortierung und Hybridisierung. Viren können Gene durch Transduktion zwischen Arten übertragen. Bakterien können Gene von anderen toten Bakterien oder Plasmiden durch Transformation einbauen, Gene mit lebenden Bakterien durch Konjugation austauschen und Plasmide 'einen vom Genom des Wirts getrennten Wohnsitz einrichten'.

Es wurde gezeigt, dass HGT zur Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen in Bakterienpopulationen führt. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass HGT ein Hauptmechanismus für die prokaryotische und eukaryotische Evolution war.

ChaGaT erschwert den Rückschluss auf die Phylogenie des Lebens, da die ursprüngliche Metapher eines Lebensbaums nicht mehr passt. Da genetische Informationen nicht nur von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben werden, sondern auch an andere Organismen und andere Arten weitergegeben werden, 'Biologen [sollten] die Metapher eines Mosaiks verwenden, um die unterschiedlichen Geschichten zu beschreiben, die in individuellen Genomen kombiniert sind, und [die] Metapher eines Netzes verwenden, um den reichen Austausch und die kooperativen Wirkungen von HGT zwischen Mikroben zu visualisieren.'

Artbildung und Aussterben

  Ein Allosaurus-Skelett.   Vergrößern Ein Allosaurus Skelett.

Speziation ist der Prozess, durch den neue biologische Arten entstehen. Dies kann durch verschiedene Mechanismen erfolgen. Allopatrische Artbildung tritt in Populationen auf, die geografisch isoliert werden, z. B. durch Habitatfragmentierung oder Migration. Sympatrische Speziation tritt auf, wenn neue Arten im selben geografischen Gebiet auftauchen. Ernst Mayrs peripatrische Speziation ist eine Art von Speziation, die zwischen den Extremen Allopatrie und Sympatrie existiert. Peripatrische Speziation ist eine entscheidende Untermauerung der Theorie der unterbrochenen Gleichgewichts . Ein Beispiel für eine schnelle sympatrische Artbildung kann eloquent im Dreieck von U dargestellt werden; wo neue Arten von Brassica sp. wurden durch die Verschmelzung separater Genome verwandter Pflanzen hergestellt.

Aussterben ist das Artensterben ( d.h. Genpools). Der Moment des Aussterbens tritt im Allgemeinen mit dem Tod des letzten Individuums dieser Art ein. Das Aussterben ist kein ungewöhnliches Ereignis in geologischer Zeit – Arten werden durch Speziation geschaffen und verschwinden durch Aussterben. Das Aussterben der Perm-Trias war das schwerste Aussterbeereignis der Erde, bei dem 90 % aller Meeresarten und 70 % der terrestrischen Wirbeltierarten ausgestorben sind. In dem Kreide-Tertiär-Extinktionsereignis viele Lebensformen starben aus (darunter etwa 50 % aller Gattungen), wobei die am häufigsten erwähnte das Aussterben der Nicht-Vogel-Arten war Dinosaurier .

Missverständnisse über die moderne Evolutionsbiologie

Obwohl die moderne Synthese eine zentrale Theorie in ist Wissenschaft , herrschen unter einigen in der allgemeinen Bevölkerung viele Missverständnisse über Vorstellungen von moderner Synthese vor. Diese Missverständnisse haben die Akzeptanz der modernen Synthese behindert, vor allem in der Vereinigte Staaten . Einige der häufigsten Missverständnisse werden in diesem Abschnitt beschrieben.

Unterscheidung zwischen Theorie und Tatsache

Stephen Jay Gould erklärte, dass „Evolution eine Theorie ist. Sie ist auch eine Tatsache. Und Fakten und Theorien sind verschiedene Dinge, keine Sprossen in einer Hierarchie zunehmender Gewissheit. Fakten sind die Daten der Welt. Theorien sind Ideenstrukturen, die Fakten erklären und interpretieren. Fakten tun es nicht verschwinden, wenn Wissenschaftler konkurrierende Theorien diskutieren, um sie zu erklären. Einsteins Gravitationstheorie ersetzte Newtons, aber Äpfel schweben nicht in der Luft, bis das Ergebnis aussteht. Und Menschen entwickelten sich aus affenähnlichen Vorfahren, ob sie dies durch Darwins vorgeschlagenen Mechanismus taten oder von einem anderen noch zu entdeckenden.'

Die moderne Synthese ist, wie ihre mendelschen und darwinistischen Vorfahren, a wissenschaftliche Theorie. Eine Theorie ist ein Versuch, Beziehungen zwischen Phänomenen oder Dingen zu identifizieren und zu beschreiben, und erzeugt falsifizierbare Vorhersagen, die durch kontrollierte Experimente und Tests überprüft werden können Empirische Beobachtung . Spekulative oder mutmaßliche Erklärungen werden in der Regel als Hypothesen und gut getestete Erklärungen bezeichnet. Theorien . Tatsache bedeutet tendenziell a Datum , ein Überwachung , d.h. , eine Tatsache wird durch eine ziemlich direkte Beobachtung erhalten. Eine Tatsache bedeutet jedoch nicht absolute Gewissheit; in der Wissenschaft kann Tatsache nur bedeuten „in einem solchen Maße bestätigt, dass es pervers wäre, eine vorläufige Zustimmung zu verweigern“. EIN Theorie wird durch Inferenz aus einem Körper von erhalten Fakten . Ein verwandtes Konzept ist a Wissenschaftliches Recht . Es ist üblich, auf das „Gesetz der natürlichen Auslese“ oder die „Evolutionsgesetze“ zu stoßen. Siehe zum Beispiel den Artikel über das physikalische Gesetz. Fakt und Theorie bezeichnen den erkenntnistheoretischen Status von Wissen: wie das Wissen erlangt wurde, um welche Art von Wissen es sich handelt.

In diesem wissenschaftlich Sinn, 'Fakten' sind das, was Theorien zu erklären versuchen. Für Wissenschaftler stehen „Theorie“ und „Fakt“ also nicht im Widerspruch zueinander, sondern stehen in einem wechselseitigen Verhältnis; Zum Beispiel ist es eine 'Tatsache', dass Äpfel die letzte Milliarde Male, in denen sie fallen gelassen wurden, zu Boden gefallen sind, und die 'Theorie', die dies erklärt, ist die aktuelle Theorie von Gravitation . Auf die gleiche Weise erbliche Variation, natürliche Auslese und Reaktion auf Auslese ( z.B. bei domestizierten Pflanzen und Tieren) sind 'Fakten', und die Verallgemeinerung oder Extrapolation über diese Phänomene hinaus und die Erklärung dafür ist die 'Evolutionstheorie'.

Evolution und Devolution

Eines der häufigsten Missverständnisse der Evolution ist, dass eine Spezies „höher entwickelt“ sein kann als eine andere, dass die Evolution notwendigerweise fortschreitend ist und/oder zu größerer „Komplexität“ führt oder dass das Gegenteil „Devolution“ ist. Die Evolution bietet keine Garantie dafür, dass spätere Generationen intelligenter oder komplexer sind als frühere Generationen. Die Behauptung, dass Evolution zu Fortschritt führt, ist nicht Teil der modernen Evolutionstheorie; es leitet sich von früheren Glaubenssystemen ab, die ungefähr zu der Zeit vertreten wurden, als Darwin seine Ideen formulierte.

In vielen Fällen beinhaltet die Evolution „Fortschritt“ hin zu mehr Komplexität, da die frühesten Lebensformen im Vergleich zu vielen der heute existierenden Arten extrem einfach waren und es keinen anderen Weg als nach oben gab. Es gibt jedoch keine Garantie dafür, dass ein bestimmter Organismus, der heute existiert, in Zukunft intelligenter, komplexer, größer oder stärker wird. Tatsächlich wird die natürliche Auslese diese Art von 'Fortschritt' nur dann begünstigen, wenn sie die Überlebenschancen erhöht, d.h. die Fähigkeit, lange genug zu leben, um Nachkommen bis zur Geschlechtsreife aufzuziehen. Derselbe Mechanismus kann tatsächlich geringere Intelligenz, geringere Komplexität usw. begünstigen, wenn diese Eigenschaften zu einem selektiven Vorteil in der Umgebung des Organismus werden. Eine Möglichkeit, den offensichtlichen „Fortschritt“ von Lebensformen im Laufe der Zeit zu verstehen, besteht darin, sich daran zu erinnern, dass das früheste Leben mit maximal einfachen Formen begann. Die Evolution führte dazu, dass das Leben komplexer wurde, da es nicht vorteilhaft war, einfacher zu werden. Sobald jedoch einzelne Linien eine ausreichende Komplexität erreicht haben, sind Vereinfachungen (Spezialisierung) ebenso wahrscheinlich wie eine erhöhte Komplexität. Dies zeigt sich zum Beispiel bei vielen Parasitenarten, die aus komplexeren Vorfahren einfachere Formen entwickelt haben.

Speziation

  Die Existenz mehrerer verschiedener, aber verwandter Finken auf den Galápagos-Inseln ist ein Beweis für das Auftreten von Speziation. Die Existenz mehrerer verschiedener, aber verwandter Finken auf der Galapagos Inseln ist ein Beweis für das Auftreten von Speziation.

Es wird manchmal behauptet, dass Speziation – die Entstehung neuer Arten – nie direkt beobachtet wurde, und daher kann die Evolution nicht als solide Wissenschaft bezeichnet werden. Dies ist ein Missverständnis sowohl der Wissenschaft als auch der Evolution. Erstens erfolgt wissenschaftliche Entdeckung nicht nur durch reproduzierbare Experimente; Das Prinzip des Uniformitarismus erlaubt Naturwissenschaftlern, auf Ursachen durch ihre empirischen Wirkungen zu schließen. Darüber hinaus seit der Veröffentlichung von Über den Ursprung der Arten Wissenschaftler haben Darwins Hypothese durch Daten bestätigt, die aus Quellen stammen, die zu seiner Zeit nicht existierten, wie z DNS Ähnlichkeit zwischen den Arten und neu Fossil Entdeckungen. Schließlich wurde Speziation tatsächlich direkt beobachtet. (Siehe das Beispiel der Weißdornfliege.) Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Beispielen für Speziation in Pflanzen, und Unterschiede in den Ektodysplasin-Allelen bei der Speziation von Stichlingen haben sich als Supermodell für die Untersuchung von Genveränderungen und Speziation entwickelt.

Eine Variation dieser Behauptung, dass die Mikroevolution direkt beobachtet wurde und die Makroevolution nicht, unterliegt denselben Gegenargumenten. Es ist jedoch allgemein anerkannt, dass die Makroevolution dieselben Veränderungsmechanismen verwendet, die bereits in der Mikroevolution beobachtet wurden.

Entropie und Leben

Es wird behauptet, dass die Evolution durch zunehmende Komplexität ohne übernatürliches Eingreifen gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstößt. Dieses Gesetz besagt, dass in einem idealisierten isolierten System Entropie tendenziell steigen oder gleich bleiben. Entropie ist ein Maß für die Verteilung von Energie in einem physikalischen System, sodass sie nicht für mechanische Arbeit zur Verfügung steht. Die Behauptung ignoriert die Tatsache, dass biologische Systeme keine isolierten Systeme sind. Das Leben beinhaltet von Natur aus offene Systeme, keine isolierten Systeme, da alle Organismen Energie und Materie mit ihrer Umgebung austauschen, und in ähnlicher Weise erhält die Erde Energie von der Sonne und gibt Energie zurück in den Weltraum ab. Einfache Berechnungen zeigen, dass das Sonne-Erde-Weltraum-System dies tut nicht gegen den zweiten Hauptsatz verstoßen, weil die enorme Zunahme der Entropie aufgrund der Strahlung von Sonne und Erde in den Weltraum die kleine Abnahme der Entropie, die durch die Evolution des Lebens verursacht wird, in den Schatten stellt.

In der statistischen Thermodynamik wurde Entropie als Maß für die statistische 'Unordnung' auf Mikrozustandsebene betrachtet, was zu der falschen Vorstellung führte, dass Entropie zunehmendes Chaos impliziert. Missverständnisse entstehen auch aus der falschen Vorstellung, dass der zweite Hauptsatz in irgendeiner Weise auf die Informationsentropie zutrifft.

Der Fluss von Materie und Energie ermöglicht Selbstorganisation und ermöglicht eine Zunahme der Komplexität ohne Anleitung oder Management. Beispiele für diese spontane Bestellung sind Mineral Kristalle , Schneeflocken und Regen Tröpfchen. In der Welt beobachten wir viele Fälle, in denen der natürliche Lauf der Ordnung zunimmt.

Selbstorganisation ist allgegenwärtig in biologischen Systemen und für Nanostrukturen unter Gleichgewichtsbedingungen und einige unter Nichtgleichgewichtsbedingungen. Es gibt zahlreiche Beispiele für entropietreibende Ordnung und Selbstorganisation.

Information

Einige behaupten, dass die Evolution keine Informationen erzeugen kann oder dass Informationen nur durch eine Intelligenz erzeugt werden können. Physische Informationen existieren unabhängig vom Vorhandensein einer Intelligenz, und die Evolution ermöglicht neue Informationen, wann immer eine neuartige Mutation oder Genduplikation auftritt und beibehalten wird. Es muss nicht nützlich oder visuell erkennbar sein, um „Informationen“ zu sein. Doch selbst wenn dies Anforderungen wären, würden sie sich mit dem Auftreten von nylonfressenden Bakterien zufrieden geben, die neue Enzyme erforderten, um ein Material effizient zu verdauen, das bis in die Neuzeit nicht existierte.

Japanische Forscher demonstrierten, dass die Fähigkeit zum Abbau von Nylon erhalten werden kann wieder in Laborkulturen von Pseudomonas aeruginosa Stamm POA, der anfänglich keine Enzyme aufwies, die Nylon-Oligomere abbauen konnten. Dies weist darauf hin, dass sich die Fähigkeit von Bakterien, Nylon zu verdauen, entwickeln kann, wenn die richtige künstliche Selektion angewendet wird. Kürzlich löste die gleiche Gruppe die hochauflösende Röntgenkristallstruktur des neu entwickelten Nylon-verdauenden Enzyms. Unter Verwendung der Strukturergebnisse schlagen die Autoren vor, „dass der Austausch von Aminosäuren in der katalytischen Spalte einer bereits existierenden Esterase mit der Beta-Lactamase-Faltung zur Evolution des“ Nylon-verdauenden Enzyms führte. Diese Hypothese muss noch durch detaillierte Mutagenesestudien bestätigt werden.

Soziale und religiöse Kontroversen

  Ein satirisches Bild von Charles Darwin aus dem Jahr 1871 als vierbeiniger Affe spiegelt einen Teil der sozialen Kontroverse darüber wider, ob Menschen und andere Affen eine gemeinsame Abstammung haben.   Vergrößern Ein satirisches Bild von 1871 Charles Darwin als Vierbeiner Affe spiegelt einen Teil der sozialen Kontroverse darüber wider, ob Menschen und andere Affen eine gemeinsame Abstammungslinie haben.

Beginnend mit der Veröffentlichung von Die Entstehung der Arten 1859 war die moderne Evolutionswissenschaft eine Quelle fast ständiger Kontroversen. Im Allgemeinen konzentrierte sich die Kontroverse auf die philosophischen, kosmologischen, sozialen und religiösen Implikationen der Evolution, nicht auf die Wissenschaft der Evolution selbst. Die Behauptung, dass die biologische Evolution durch den Mechanismus der natürlichen Selektion erfolgt, war in der wissenschaftlichen Gemeinschaft für einen Großteil des 20. Jahrhunderts fast völlig unbestritten.

Wie Darwin schon früh erkannte, ist der vielleicht umstrittenste Aspekt des evolutionären Denkens seine Anwendbarkeit auf den Menschen. Die Vorstellung, dass alle Vielfalt im Leben, einschließlich der Menschen, durch natürliche Prozesse entstanden ist, ohne dass ein übernatürliches Eingreifen erforderlich war, stellt den Glauben an den Zweck, der den meisten religiösen Glaubensrichtungen innewohnt, vor Schwierigkeiten – und insbesondere für die abrahamitischen Religionen. Viele religiöse Menschen sind in der Lage, die Wissenschaft der Evolution mit ihrem Glauben in Einklang zu bringen, oder sehen keinen wirklichen Konflikt; Judentum und der Katholizismus sind bemerkenswerte große Glaubenstraditionen, deren Anhänger im Allgemeinen keinen Konflikt zwischen Evolutionstheorie und religiösem Glauben sehen. Die Idee, dass Glaube und Evolution vereinbar sind, wurde als theistische Evolution bezeichnet. Eine andere Gruppe von religiösen Menschen, allgemein bezeichnet als Kreationisten , betrachten den evolutionären Ursprungsglauben als unvereinbar mit ihrem Glauben, ihren religiösen Texten und ihrer Wahrnehmung des Designs in der Natur und können daher nicht akzeptieren, was sie 'ungelenkte Evolution' nennen.

Ein besonders umstrittenes Thema, das die Evolution hervorruft, ist das Biologische Status der Menschheit. Während die klassische religiöse Sichtweise allgemein als Glaube an die große Kette des Seins charakterisiert werden kann (in der Menschen 'über' den Tieren, aber etwas 'unter' den Engeln stehen), zeigt die Evolutionswissenschaft, dass Menschen Tiere sind und gemeinsame Vorfahren haben mit Schimpansen, Gibbons, Gorillas und Orang-Utans, was manche Leute als anstößig empfinden, weil es ihrer Meinung nach die Menschheit 'entwertet'. Ein damit verbundener Konflikt entsteht, wenn Kritiker die religiöse Auffassung vom überlegenen Status der Menschen mit der irrigen Vorstellung verbinden, Evolution sei zwangsläufig „progressiv“. Wenn der Mensch den Tieren überlegen wäre und sich dennoch aus ihnen entwickelt hätte, so behaupten diese Kritiker, würde es keine minderwertigen Tiere mehr geben. Da Tiere, die minderwertige Lebewesen sind, nachweislich existieren, sehen Evolutionskritiker dies manchmal fälschlicherweise als Untermauerung ihrer Behauptung, dass die Evolution falsch ist.

In einigen Ländern – insbesondere der Vereinigte Staaten – diese und andere Spannungen zwischen Religion und Wissenschaft haben das angeheizt, was man als die bezeichnet hat Schöpfung-Evolution Kontroverse , was unter anderem zu Kämpfen um Lehrpläne geführt hat. Während viele andere Bereiche der Wissenschaft, wie Kosmologie und Erdwissenschaften, ebenfalls mit einer wörtlichen Interpretation vieler religiöser Texte in Konflikt geraten, haben Evolutionsstudien in der Biologie die Hauptlast dieser Debatten getragen.

Evolution wurde verwendet, um philosophische und ethische Entscheidungen zu unterstützen, von denen die meisten zeitgenössischen Wissenschaftler meinen, dass sie weder von der Evolution vorgeschrieben noch von der Wissenschaft unterstützt wurden. Zum Beispiel wurden die eugenischen Ideen von Francis Galton zu Argumenten entwickelt, dass der menschliche Genpool durch selektive Zuchtpolitik verbessert werden sollte, einschließlich Anreizen zur Reproduktion für diejenigen aus 'guter Zucht' und Fehlanreizen wie Zwangssterilisation, 'Euthanasie' und später, vorgeburtliche Tests, Geburtenkontrolle , und Gentechnik, für die von 'schlechten Aktien'. Ein weiteres Beispiel für eine Erweiterung der Evolutionstheorie, die heute weithin als ungerechtfertigt angesehen wird, ist der „Sozialdarwinismus“; ein Begriff für die Whig-Malthusian-Theorie des 19. Jahrhunderts, die von Herbert Spencer zu Ideen über das „Überleben des Stärkeren“ im Handel und in menschlichen Gesellschaften als Ganzes und von anderen zu Behauptungen entwickelt wurde, dass soziale Ungleichheit, Rassismus und Imperialismus gerechtfertigt seien.