Argumente für die Evolutionstheorie
Paläontologie
Die Paläontologie ist die Wissenschaft von den Lebewesen vergangener Erdzeitalter (z.B. Kreidezeit). Gegenstand paläontologischer Forschung sind Fossilien (lat. fossilis „ausgegraben“), das heißt in Sedimentgesteinen vorkommende Organismenreste und sonstige Hinweise auf vorzeitliche Lebewesen (Quelle: Wikipedia).
Die Paläontologie ist unabdingbar, wenn es darum geht Argumente für die Evolutionstheorie zu
finden und zu geben. Evolution ist ein langer Prozess, der mit der Entwicklung von Arten einhergeht.
Paläontologische Funde lassen Vergleiche zwischen verstorbenen und noch lebenden Individuen zu und
auf diese Weise können Verbindungen geknüpft und neue Hypothesen aufgestellt werden. Denn wie ließe sich
etwa die Stammesgeschichte des Menschen nachweisen, wenn nie zahlreiche Fossile gefunden
worden wären, die die Entwicklung von affenartigen Wesen bishin zur Gattung Homo aufzeigen würden (Quelle: www.biologie-heute.de).
Fossilien
Fossilien (lat. fossilis = ausgegraben) sind erhaltene Spuren von Pflanzen und Tieren vergangener Erdzeitalter. Dabei können Fossilien als
- Körperfossil (das Lebewesen selbst) oder als
- Spurenfossil (Spuren des Lebewesens, etwa Abdrücke)
Gesteinsstratigraphie
Das Ziel der Stratigraphie ist es, Gesteinskörper anhand der darin
enthaltenen organischen und anorganischen Merkmale zeitlich relativ zu
ordnen und auch räumlich weit entfernte Gesteinseinheiten miteinander
zeitlich in Beziehung zu setzen (Korrelation). Bis auf ein paar Ausnahmen (z.B. tektonische Verschiebungen) gilt dabei immer die Regel, dass untere Schichten älter sind als die
oberen Schichten. So lassen sich relative Aussagen nach dem Schema "Fossil 1 ist älter als Fossil 2" treffen.
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| Quelle: www.terra-triassica.de |
Biostratigraphie
Die Biostratigraphie beschäftigt sich mit der Gliederung und der relativen chronologischen Bestimmung von Gesteinseinheiten mit Hilfe von sogenannten Leitfossilien, also Fossilien, die für ein bestimmtes Erdzeitalter typisch sind.
Aus dem Fund solcher Leitfossilien lassen sich relative
Aussagen zum Alter von umliegenden Gesteinsschichten machen.
Findet man zwei Leitfossilien an verschiedenen Orten sind die Schichten ungefähr gleich alt.
Damit eine Eingrenzung überhaupt möglich ist, muss ein Leitfossil die folgenden Bedingungen erfüllen:
- Zeitlich begrenzte Existenz (ansonsten werden die zu bestimmenden Zeitabschnitte zu groß)
- Weite geographische Verbreitung (damit über weite Entfernungen verglichen werden kann)
- Häufiges Auftreten in der entsprechenden Periode (denn findet man kein Leitfossil, ist diese Methode hinfällig)
- Leichte Kenntlichkeit, d.h. Das Leitfossil weist typische Strukturen auf, die leicht erkannt werden können. Verwechslungen können größtenteils ausgeschlossen werden
Beispiele für Leitfossilien:
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| Quelle: Wikipedia |
Alterbestimmung mit Hilfe der Radiocarbonmethode
Mit Hilfe der Radiocarbonmethode lässt sich das Alter organischer
Stoffe ermitteln. Lebewesen nehmen das radioaktive Kohlenstoffisotop 14C über die Nahrung auf. Stirbt das Lebewesen nimmt es kein 14C mehr auf, es wird dann nur noch abgebaut. Die Halbwertszeit von 14C beträgt 5730
Jahre. Anhand der Menge des noch vorhandenden Kohlenstoffisotop 14C kann nun ziemlich genau (aber niemals exakt!)
das Alter bestimmt werden. Der Nachteil dieser Methode ist die Begrenzung des Zeitlichen Anwendungsbereich,
denn bei Funden die älter als 50.000 Jahre sind, ist 14C nur noch so gering vorhanden, das keine
zuverlässlichen Messung mehr möglich ist.
Es gibt noch eine Reihe weiterer Messmethoden die anhand von zerfallenen Isotopen das Alter bestimmen könnnen. Jedoch wählt man dann Isotope mit einer deutlich größeren Halbwertszeit (z.B. Kalium-Argon-Datierung; Halbwertszeit 1,25 Milliarden Jahre)
Es gibt noch eine Reihe weiterer Messmethoden die anhand von zerfallenen Isotopen das Alter bestimmen könnnen. Jedoch wählt man dann Isotope mit einer deutlich größeren Halbwertszeit (z.B. Kalium-Argon-Datierung; Halbwertszeit 1,25 Milliarden Jahre)
Entstehung von 14C
14C wird ständig durch Kernreaktionen in der oberen Schicht der Erdatmosphäre neu gebildet. Wenn die kosmische Strahlung auf Atome der Atmosphäre trifft, werden durch Spallation Neutronen freigesetzt. Wenn das in der Atmosphäre mit Abstand häufigste Isotop, das Stickstoff-Isotop 14N, von einem solchen Neutron getroffen wird, so kann die Kernreaktion 14N(n,p)14C erfolgen, in der dieses Neutron eingefangen und dafür ein Proton abgespalten wird. Dadurch entsteht aus dem 14N-Kern ein 14C-Kern:
Zerfall von 14C
Während 12C und 13C stabil sind, zerfällt 14C mit einer Halbwertszeit von 5730 ± 40 Jahren (sog. „Cambridge-Halbwertszeit“) durch β−-Zerfall zu 14N, einem Elektron und einem Antineutrino:
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| ß-Zerfall (Quelle. Wikipedia „Beta-minus Decay“ von Inductiveload (modified)) |
Eine frische Kohlenstoff-Probe enthält nur etwa 1 Teil pro Billion (ppt) 14C-Atome. Auf 1012 Atome des Isotops 12C kommt also ein 14C-Atom. So enthält beispielsweise eine Tonne Kohlenstoff lediglich 1 µg 14C.
Die Nachweisgrenze von 14C liegt bei 1 Teil pro Billiarde (ppq), entsprechend einer Konzentration von etwa einem Tausendstel der Menge an 14C in einer frischen Probe. Durch den radioaktiven Zerfall nimmt die Menge von 14C
mit der Zeit ab. Nach 10 Halbwertszeiten, das sind ca. 57.300 Jahre,
liegt der Anteil unterhalb der Nachweisgrenze. Die Radiokarbonmethode
ist daher nur für jüngere Proben anwendbar. Für die Altersbestimmung
erdgeschichtlicher Fossilien z. B. in Bernstein, Braunkohle, Steinkohle
oder Diamanten, ist sie unbrauchbar (hier kann z. B. die Kalium-Argon-Datierung verwendet werden).
Quelle: Wikipedia
Quelle: Wikipedia
Brückentiere
Unter einem Brückentier (häufig auch Mosaikform) versteht man in der Biologie ein Tier, das Merkmale zweier
unterschiedlicher Tiergruppen (z.B. Säugetiere, Fische, Amphibien, Vögel) in sich vereinigt.
Für die Evolutionstheorie ist die Existenz von Mosaikformen ein wichtes Faktum, weil sie die Verwandschaft
zweier Tiergruppen zueinander belegt und so davon auszugehen ist, dass Arten sich nicht nebeneinander, sondern
auseinander entwickelt haben.
Man unterscheidet zwischen fossilen, also bereits ausgestorbenen Brückenformen (z.B. dem Archaeopteryx) und rezenten, heute noch lebenden Mosaikformen (z.B. das Schnabeltier). Rezente Brückentiere sind in der Regel auch lebende Fossilien. (Quelle: www.biologie-heute.de)
Man unterscheidet zwischen fossilen, also bereits ausgestorbenen Brückenformen (z.B. dem Archaeopteryx) und rezenten, heute noch lebenden Mosaikformen (z.B. das Schnabeltier). Rezente Brückentiere sind in der Regel auch lebende Fossilien. (Quelle: www.biologie-heute.de)
Beispiele für Brückentiere:
Fossile Brückentiere: Der Archaeopteryx
Der Archaeopteryx gilt aufgrund seiner Merkmale zweier Tierklassen als Brückentier zwischen Reptilien und Vögeln. Merkmale der zeitlich älteren Form der Reptilien sind unter anderem die Zähne, eine lange Schwanzwirbelsäule und ein unverschmolzener Mittelhandknochen. Zu den typischen Vogelmerkmalen gehört das Federkleid, die nach hinten gerichtete Zehe (Greiffuß), sowie die verwachsenen Schlüsselbeine (Gabelbein).
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| Archaeopteriyx (Quelle:www.turbosquid.com) |
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| Quelle: Fossil der Archaeopteryx (Quelle: www.theguardian.com) |
Rezente Brückentiere: Das Schnabeltier
Das Schnabeltier scheint mit seinem Aussehen eines der bizarrsten Tiere des Tierreichs zu sein. Mit den Merkmalen eines Reptils (legt Eier, besitzt eine Kloake und Giftdrüsen) sowie eines Säugers (säugt seine Jungen über die Milchdrüsen, besitzt ein Fell) ausgestattet, wurde neuerdings durch modernste Gentechnik sogar noch die Verwandschaft zu der Gruppe der Vögel (u.a. zeigt es im Ausbrüten der Eier ein vogelähnliches Verhalten) hergestellt.
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| Schnabeltier (Quelle: www.ndr.de) |
NDR Beitrag zum Schnabeltier
Rezente Brückentiere:
Der Quastenflosser, ein lebendes Fossil
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| Der Quastenflosser (Quelle: www.ethz.ch) |
Die Quastenflosser (Coelacanthiformes, „Hohlstachler“) sind eine Gruppe der Knochenfische in der Klasse der Fleischflosser. Ihre nächsten Verwandten sind die Lungenfische und die Landwirbeltiere (Tetrapoda). Die Quastenflosser gelten als das bekannteste Beispiel eines lebenden Fossils.
Ein gemeinsames Merkmal der Quastenflosser und Lungenfische ist das teilweise verknöcherte und mit Muskulatur versehene Skelett der Brust- und Bauchflossen. Ähnlich gebaut sind aber auch die zweite Rücken- und die Afterflosse, die dem Fisch ein präzises örtliches Manövrieren ermöglichen.
Der Bau der Brust- und Bauchflossen ähnelt dem Bau der Gliedmaßen der Landwirbeltiere. Vermutlich haben frühe Quastenflosser-Arten ihre muskulösen Flossen zur Fortbewegung am Meeresboden, möglicherweise auch an Land benutzt. Ein mit Fett gefülltes blasenartiges Organ am Darm, das als Rudiment einer auch als Lunge nutzbaren Schwimmblase interpretiert wird, gilt als Indiz für die Fähigkeit der „Ur-Latimeria“, Luft zu atmen. Bei den rezenten Lungenfischen ist ein solches Organ noch vorhanden und funktionsfähig.
Quastenflosser werden oft als die „Urahnen“ der Landwirbeltiere (Amphibien etc.) dargestellt. Diese ungenaue Darstellung bezieht sich nicht auf die rezenten Quastenflosser, sondern auf die letzten gemeinsamen Vorfahren der Quastenflosser und der Landwirbeltiere. Hierdurch wird klar, dass Genomvergleiche der heute gefangenen Quastenflosser keine Aussage über die evolutionäre Verwandtschaft der „Ur-Quastenflosser“ zu den rezenten Landwirbeltieren zulassen. Die genetische Anpassung der den ursprünglichen Quastenflossern morphologisch sehr ähnlichen rezenten Tiere an den Lebensraum Kontinentalschelf hatte ebenso lange Zeit wie die Entwicklung der heute lebenden Landwirbeltiere. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Genom der heutigen Quastenflosser dem der ältesten paläozoischen Formen gleicht, ist daher sehr gering, da eine ähnliche äußere Erscheinung keine Rückschlüsse auf die genetische Übereinstimmung zulässt. Tatsächlich ergaben genetische Vergleiche, dass die Lungenfische eine deutlich größere genetische Übereinstimmung mit den „Höheren Wirbeltieren“ aufweisen als die Quastenflosser. (Quelle: Wikipedia)
Ein gemeinsames Merkmal der Quastenflosser und Lungenfische ist das teilweise verknöcherte und mit Muskulatur versehene Skelett der Brust- und Bauchflossen. Ähnlich gebaut sind aber auch die zweite Rücken- und die Afterflosse, die dem Fisch ein präzises örtliches Manövrieren ermöglichen.
Der Bau der Brust- und Bauchflossen ähnelt dem Bau der Gliedmaßen der Landwirbeltiere. Vermutlich haben frühe Quastenflosser-Arten ihre muskulösen Flossen zur Fortbewegung am Meeresboden, möglicherweise auch an Land benutzt. Ein mit Fett gefülltes blasenartiges Organ am Darm, das als Rudiment einer auch als Lunge nutzbaren Schwimmblase interpretiert wird, gilt als Indiz für die Fähigkeit der „Ur-Latimeria“, Luft zu atmen. Bei den rezenten Lungenfischen ist ein solches Organ noch vorhanden und funktionsfähig.
Quastenflosser werden oft als die „Urahnen“ der Landwirbeltiere (Amphibien etc.) dargestellt. Diese ungenaue Darstellung bezieht sich nicht auf die rezenten Quastenflosser, sondern auf die letzten gemeinsamen Vorfahren der Quastenflosser und der Landwirbeltiere. Hierdurch wird klar, dass Genomvergleiche der heute gefangenen Quastenflosser keine Aussage über die evolutionäre Verwandtschaft der „Ur-Quastenflosser“ zu den rezenten Landwirbeltieren zulassen. Die genetische Anpassung der den ursprünglichen Quastenflossern morphologisch sehr ähnlichen rezenten Tiere an den Lebensraum Kontinentalschelf hatte ebenso lange Zeit wie die Entwicklung der heute lebenden Landwirbeltiere. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Genom der heutigen Quastenflosser dem der ältesten paläozoischen Formen gleicht, ist daher sehr gering, da eine ähnliche äußere Erscheinung keine Rückschlüsse auf die genetische Übereinstimmung zulässt. Tatsächlich ergaben genetische Vergleiche, dass die Lungenfische eine deutlich größere genetische Übereinstimmung mit den „Höheren Wirbeltieren“ aufweisen als die Quastenflosser. (Quelle: Wikipedia)
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| Ein versteinerter Vorfahre des heute lebenden Quastenflossers (Quelle: www.planet-schule.de) |
Interessante Links zum Quastenflosser:
Planet Wissen - Der Quastenflosser
Die Zeit - Der Quastenflosser
Spiegel Online - Der Quastenflosser
