Evolutionsbiologie (eBook)

Vorwort9
1 Wissenschaftstheoretische Grundlagen:
Evolution als Systemeigenschaft der Organismen11
1.1 Theorienbildung und methodischer Naturalismus12
1.2 Beschreibende und experimentelle Biologie12
1.3 Grundfragen der Biologie: Ontogenese und Phylogenese15
1.4 Physiologie und Molekularbiologie: einige Grundregeln17
1.5 Evolutionsforschung als historische Wissenschaft23
1.6 Evolutiver Wandel: eine Systemeigenschaft variabler Populationen26
2 Entdeckungsgeschichte des Abstammungsprinzips und klassische Evolutionsbeweise27
2.1 Die drei Theorien zum Ursprung der Arten28
2.2 Die Abstammungslehre von J.-B. de Lamarck29
2.3 Die Deszendenztheorie von C. Darwin und A. R. Wallace30
2.4 Das Selektionsprinzip und die fünf Darwin’schen Theorien36
2.5 Stammbaume und Definitionen40
2.6 Die klassischen Evolutionsbeweise: Übersicht43
2.7 Tier- und Pflanzenzucht44
2.8 Homologe Organe und Funktionswechsel46
2.9 Rudimentäre Organe und Atavismen49
2.10 Ergebnisse aus der Embryologie53
2.11 Geographische Verbreitung der Tiere56
2.12 Natürliche Selektion, Adaptation und Darwins Dilemma61
3 Wissenschaftsdiziplin Evolutionsbiologie:
Vom Neodarwinismus zur Erweiterten Synthetischen Theorie71
3.1 Neodarwinismus72
3.2 Evolutionäre Synthese75
3.3 Die Synthetische Theorie: Grundlagen und Aussagen79
3.4 Mikro- und Makroevolution87
3.5 Artdefinitionen: Morphospezies, Biospezies und Ökotypen89
3.6 Artbildung (Speziation)92
3.7 Erweiterung der Synthetischen Theorie: Evolution als Merkmal des Lebens94
3.8 Vom Darwinismus zur Erweiterten Synthetischen Theorie99
4 Paläobiologie: Rekonstruktion der Lebewesen der Vergangenheit103
4.1 Fossilisation und Geochronologie104
4.2 Radiometrische Datierung und geologische Zeitskala106
4.3 Archaikum: Die ersten Spuren des Lebens108
4.4 Proterozoikum: Die Entstehung komplexer Zellen111
4.5 Paläozoikum: Zeitalter der ältesten hartschaligen Lebewesen116
4.6 Vulkanismus und weltweite Massenextinktion127
4.7 Mesozoikum: Zeitalter der Saurier130
4.8 Das Aussterben der Riesenreptilien: Ursachen und Folgen141
4.9 Kanozoikum: Zeitalter der Saugetiere145
4.10 Tempo und Fortschritt in der Evolution154
4.11 Lebende Fossilien, Gradualismus und Punktualismus156
4.12 Massenaussterben und die Cuvier’sche Katastrophentheorie 158
4.13 Fossile Zwischenformen, Evolutionsgeschwindigkeiten und Darwins Dilemma159
5 Chemische Evolution und Ursprung der Zelle163
5.1 Ursuppen-Hypothese: Biogenese im Reaktionskolben164
5.2 Impact-Hypothese: Organische Molekule aus dem Weltall167
5.3 Vulkanschlot-Hypothese: Die Eisen-Schwefel-Welt168
5.4 Selbst-Zusammenlagerung der Biomolekule170
5.5 Die Protozelle und LUCA: Versuch einer Rekonstruktion173
5.6 Mykoplasmen und die Minimal-Zelle176
6 Endosymbiose und Zell-Evolution: Makroevolution im Mikromaßstab179
6.1 Symbiogenesis-Hypothese180
6.2 Zell-Basistypen: Protocyten und Eucyten182
6.3 Zellulare Klassifizierung der Lebewesen: Das Drei-Domänen-System184
6.4 Die Endosymbionten-Theorie186
6.5 Primare und sekundäre Endosymbiose: Das Archaea-Eubacteria-Fusionsmodell190
6.6 Phylogenese des Phytoplanktons: Makroevolution in den Weltmeeren192
6.7 Ein lebendes Fossil aus der Vor-Endosymbiosezeit197
6.8 Modellsysteme zum Studium der Endosymbiose198
6.9 Endosymbiose als Motor der Makroevolution201
6.10 Symbiogenese und die Hopeful-Monster-Theorie204
7 Molekulare Phylogenetik und Evolution: Stammbäume und das Tree of Life-Projekt205
7.1 Klassische Systematik und Verwandtschaftsanalyse206
7.2 Molekulare Phylogenetik: Allgemeine Grundlagen209
7.3 Der universelle Stammbaum der Organismen210
7.4 Mitochondrien-DNA und Stammbaum- Rekonstruktionen211
7.5 Evolution der Landpflanzen: Entwicklungsstadien und rekonstruierte Phylogenese216
7.6 Phylogenese der Animalia: Schwamme als Gewebetiere220
7.7 Adaptive Radiation der hartschaligen Gewebetiere im Kambrium223
7.8 Adaptive Radiation der Saugetiere im Tertiär225
7.9 Ursprung des modernen Menschen: Überprüfung der Darwin’schen Hypothese226
7.10 Molekulare Uhren, DNA-Barcodes und der Tree of Life230
8 Evolutionäre Verhaltensforschung:
Rekonstruktion der Phylogenese durch Beobachtung und Vergleich235
8.1 Gürtelwürmer: Eine monophyletische Tiergruppe236
8.2 Lebende Zwischenformen238
8.3 Geschlechterkrieg und Fortpflanzungsstrategien bei wurmförmigen Hermaphroditen240
8.4 Vergleichende Beschreibung des Brutpflegeverhaltens bei Egeln243
8.5 Rekonstruktion der Phylogenese der Brutpflegemuster246
8.6 Dauer der Brutpflege und Eigröße bei Egeln und Fischen250
8.7 Fliegende Fische: Eine polyphyletische Gruppe251
8.8 Vergleichende Verhaltensstudien zum Flug der Fische253
8.9 Rekonstruktion der Phylogenese des Flugvermögens bei Oberflächenfischen256
8.10 Die vergleichende Methode: Von der Ethologie zur Evolutionären Psychologie258
9 Experimentelle Evolutionsforschung: Von der Tierzucht zur Computersimulation263
9.1 Abstammung der Haushunde264
9.2 Teosinte und Kulturmais266
9.3 Photosynthese-Mechanismen bei Blütenpflanzen267
9.4 Industriemelanismus bei Nachtfaltern270
9.5 Versuche mit Guppy-Populationen272
9.6 Rasche Artbildung bei ostafrikanischen Buntbarschen273
9.7 Unvorhersehbare Evolution bei Darwin-Finken277
9.8 Speziation durch Polyploidie bei Blütenpflanzen281
9.9 Experimente mit Bakterienkulturen282
9.10 Evolution von Ribonucleinsäure-Molekülen im Reagenzglas285
9.11 Computersimulationen, digitale Organismen und Makroevolution287
9.12 Die Gleichwertigkeit historischer und experimenteller Naturwissenschaften291
10 Evolution contra Kreation:
Biogenetische Regel und evolutionäre Entwicklungsbiologie293
10.1 Rezeption der Deszendenztheorie und Politisierung der Biologie294
10.2 Kreationisten und Intelligent-Design-Theoretiker296
10.3 Flache Erde vs. naturalistische Evolution: Das Kreations-Evolutions-Kontinuum299
10.4 Ernst Haeckel und das biogenetische Grundgesetz301
10.5 Evolutionäre Entwicklungsbiologie und Hox-Gene305
10.6 Evo-Devo-Forschung: Vom Wasser-Monster zum Menschen307
11 Evolutionskritik: Diskussion und Widerlegung kreationistischer Argumente311
11.1 Biblische Schöpfungstheorie und Grundtypen-Modell312
11.2 Das Alter der Erde und der Lebewesen315
11.3 Statistische Betrachtungen zur Lebensentstehung317
11.4 Der Ursprung der Homochiralität318
11.5 Evolution und Entropiesatz319
11.6 Selbstorganisation der Materie321
11.7 Offene Fragen der Evolutionsforschung322
11.8 Evolutionsbiologie als Naturwissenschaft324
11.9 Experimente zur Überprüfung von Evolutionstheorien326
11.10 Unbewiesene Behauptungen und Verdrehung von Fakten327
11.11 Makroevolution und Bakterien-Flagellen331
11.12 Fünf-Reich-Klassifizierung der Lebewesen und die gemeinsame Abstammung336
12 Epilog: Evolution, christlicher Glaube und Ethik339
12.1 Christliche Dogmatik340
12.2 Atheismus unter Biologen341
12.3 Evolution, die Seele und der Tod342
12.4 Christliche und evolutionare Ethik343
12.5 Ein Blick in die Zukunft347
Glossar353
Kommentar von Ernst Mayr362
Die geologische Zeitskala 2012363
Literatur365
Register375