Die Artenbildung, Entstehung von neuen biologischen Arten, ist eine der wichtigsten Folgen der Evolution und ein wichtiger Teil der Frage der Evolutionstheorie. Das Gegenteil von der Artenbildung ist das Aussterben einer Art.

Es gibt verschiedene Varianten von Artenbilung, man teilt sie allgemein in zwei Methoden:

1. Die Allopatrische Artbildung

Definiton: Unter einer allopratischen Artenbildung versteht man die Artenentstehung durch geografische Isolation. Sie ist eine der Hauptgründe für das Entstehen neuer Arten und setzt voraus, dass mindestens zwei Gruppen geografisch voneinader getrennt werden.

Gründe für die geografische Teilung der zwei Gruppen könnten sein:

  • Kontinentaldrift
  • Gebirgsbildung
  • Klimawandel (z. B.: Wüstenbildung oder die Veränderung des Meeresspiegels)
  • Zufälliges Abdriften in die Isolation (Siehe Besipiel bei Reproduktiver Isolation)

Die getrennten Gruppen entwickeln sich dann aufgrund verschiedener Selektionsfaktoren, Mutationen und verschiedener Allelen (=verschiedene Varianten eines Gens) im Genpool auseinander, da kein Genfluss mehr zwischen den beiden Populationen besteht.

Die Selektionsfaktoren sind anders, da sich die Gebiete der beiden Populationen unterscheiden. Mutationen treten zufällig auf und betreffen beide Gruppen nicht in gleicher Weise.

Aufgrund der Trennung gibt es verschiedene Verteilung der Allelen im Genpool, weswegen es wahrscheinlich ist, dass bestimmte Allelen nur bei einer Gruppe vorhanden sind.

Beispiel an einem Bild:

  • 1.: Ursprungspopulation
  • 2.: Die geografische Barriere teilt die Gesamtpopulation in zwei Teilpopulationen. Es besteht kein Genfluss mehr, aber Allelenaustausch ist noch theoretisch möglich.
  • 3.: Verschiedene Mutationen treten bei den Teilpopulationen auf.
  • 4.: Die Mutationen verbreiten sich und die verschiedenen Selektionsfaktoren sorgen für eine unterschiedliche Entwicklung
  • 5.: Die Barriere wird aufgehoben und die Teilpopulationen werden wieder zusammengebracht. Ein Genfluss zwischen den beiden Teilpopulationen ist nicht mehr möglich, da beide Gruppen sich zu weit auseinander entwickelt haben.

=> Es sind zwei verschiedene Arten entstanden.

2. Die Sympatrische Artenbildung

Definition: Unter einer Sympatrischen Artenbildung versteht man die Artenenstehung im Gebiet der Ursprungsart. Diese Variante sieht man vor allem bei Pflanzenarten. Dort kommt oft eine Polyploidisierung (= Vervielfachung des Chromosomensatzes) der Pflanzenarten vor und es muss eine reproduktive Isolation stattfinden, damit es keinen Allelenaustausch mit anderen Pflanzen mehr gibt. Nur selten kommt es zu einer sympratischen Artenbildung ohne Polyploidisierung.

Bei der sympatrischen Artenbildung durch Polyplodisierung gibt es zwei Arten von Varianten:

  • Allopolyploidisierung: Wenn zwei verschiedene Arten, die normalerweise unfruchtbar sind, gekreut werden, verdoppeln sich die Chromosome zu einer polyploiden Pflanze mit einer geraden Anzahl an Chromosomen. (z.B.: hexaploid = sechs Chromosomensätze). Dadurch wurde die Pflanze von der vorherigen diploiden Art genetisch isoliert und ist fruchtbar geworden.

  • Autopolyploidisierung: Die Pflanze selbst verdoppelt die Chromosomen, nicht die Artkreuzung. Ein Grund dafür könnte ein Fehler während der Meiose sein.

Beispiel an einem Bild:

  • 1.: Zwei verschiedenen Blumenarten koexistieren.
  • 2.: Beide Arten haben sich miteinander fortgepflanzt, woraus unfruchtbare Hybriden entstanden sind, die sich nur durch ungeschlechtliche Vermehrung fortpflanzen können.
  • 3.: Aufgrund einer zufälligen Allopolyploidisierung verdoppelte sich die Anzahl der Chromosomen und die Hybriden können jetzt sich geschlechtlich fortpflanzen.

=> Die Hybriden existieren nun als dritte Art neben den anderen zwei ursprünglichen Arten.

Beachte: Diese Form kommt meistens nur bei Pflanzen vor, da es bei Säugetieren zu Unfruchtbarkeit und zum Tod führen kann.

Reproduktive Isolation

Definition: Bei einer reproduktiven Isolation gibt es keinen Genfluss mehr aufgrund von einer oder mehr Fortpflanzungsbarriere. Sie wirken innenartlich und / oder außenartlich und sorgen damit für das Entstehen einer neuen Art. Die Isolation durch Sterilisieren ist dabei eine Ausnahme. Bei mittelgroßen Säugetieren dauert eine vollständige reproduktive Isolation im Allgemeinen mindestens 1,4 Millionen Jahre.

Es gibt mehrere Gründe, für eine Fortpflanzungsbarriere:

  • Zeitliche Isolation: Die Arten können sich nicht miteinander fortpflanzen, da ihre Paarungszeit jeweils in einer anderen Jahreszeit/Tageszeit liegt, z.B.: bei Forscharten, deren Paarungszeit in unterschiedlichen Monaten stattfindet.

  • Genetische Isolation: Aufgrund von Mutationen können sich die Arten nicht mehr mit der Ursprungspopulation fortpflanzen.

  • Physiologische Isolation: Wegen der unterschiedlichen Form der Kopulationsorgane (Fortpflanzungsorgane) können sich manche Arten nicht miteinander fortpflanzen, z.B.: bei nah verwandten, verschiedenen Insektenarten.

  • Ökologische Isolation: Aufgrund der Nutzung von unterschiedlichen ökologischen Nischen im selben Gebiet bildet sich eine reproduktive Isolation, z.B.: Die Darwinfinken, die eine eigene öloklogische Nische fanden, wo sich manche von Insekten, manche von Körnern ernährten.

  • Geografische Isloation: Manche Teilpopulationen einer Art können sich nicht fortpflanzen, da geografische Barrieren entstanden sind, z.B.: der ansteigende Meeresspiegel oder der Kontinentaldrift.

  • Verhaltensisolation: Arten werden voneinander isoliert, weil sie verschiedene Verhalten während der Paarungszeit aufweisen, z.B.: Bei nah verwandten Vögelarten, die sich zwar zur selben Zeit paaren, aber verschiedene Balzrufe besitzen.

  • Sterilität: Bei einer Kreuzung von zwei nicht verwandten Arten entstehen Hybride, die sich aufgrund ihres ungeraden Chromosomensatzes nicht fortpflanzen können, z.B.: Maultiere und Maulesel (Kreuzungen zwischen Esel und Pferd) haben einen ungeraden Chromosomsatz, weswegen sie keine Gameten (=Keimzellen) bilden können.

  • Polyploidie: Polyplodie ist das Vorhandensein von mehr als zwei Chromosomensätzen. Eine Fortpflanzung ist nur möglich, wenn ein weiteres Individuum dieselbe Anzahl an Chromosomensätzen besitzt, z.B.: Pflanzen mit tetraploiden und triploiden Chromsomensätze sind von der haploiden chromsomensätzigen Ursprungsart isoliert.

Adaptive Radiation

Defintion: Die Adaptive Radiation ist die Entstehung vieler neuer Arten aus einer einzigen Stammart. Diese wird verursacht durch die Einnischung der Art in einer ökologischen Nische. Eine geografische Isolation sowie das Fehlen von natürlichen Freesfeinden ist vorteilhaft für eine Adaptive Radiation.

Eine Adaptive Radiation am Beispiel der Darwinfinken:

Die Darwinfinken sind ein absolutes Musterbeispiel für die Adaptive Radiation.

Es gibt 14 Arten von ihnen, die alle von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Man erkennt an den unterschieldichen Schnabelformen der Arten, dass sie alle eine verschiedene Ernährungsweise besitzen.

Die Darwinfinke kamen wahrscheinlich durch reinen Zufall vom Festland zu den Galapagos Inseln, wo sie eine Gründerpopulation bildeten. Sie vermehrten sich sehr stark, bis es aufgrund der hohen Population, wenigen Ernährungsmöglichkeiten und fehlenden Platz Konkurrenzkämpfe gab.

Daraufhin gelangten manche Individuen wieder durch reinen Zufall auf eine weitere Insel, woraufhin sich der Prozess immer wieder wiederholte, aber unter anderen Vorraussetzungen, da der Selektionsdruck anders war und der Genpool -wenn auch nur ein wenig- sich von dem der Ursprungspopulation unterscheidet. (=Flaschenhalseffekt) Ebenso bekräftigten dies Mutationen, eine andere Art der Selektion, sowie der Gendrift.

Da es keinen Genfluss mehr zwischen den verschiedenen Arten gibt, können sie die Allelen nicht mehr untereinander austauschen und es entsteht eine Seperation zwischen den Populationen. Sind sie lange genug getrennt, kommt es zu einer reproduktiven Isolation und sie können sich nicht mehr untereinander fortpflanzen.

Kommen Individuen von der neu entstandenen Art wieder auf die Ursprungsinsel, kann es passieren, dass sie, weil sie an derselben ökologischen Nische gewohnt sind, miteinander konkurrieren und das zum Aussterben einer der beiden Arten führen kann.

Oder sie weichen auf eine andere ökologischen Nische aus und koexistieren mit der Ursprungsart.

Dieser Vorgang wiederholte sich mehrmals, woraus dann letzten Endes 14 verschiedene Arten aus einer ursprünglichen Stammart entstanden sind.


Quellen

  • https://de.wikipedia.org/wiki/Artbildung
  • http://www.biologie-schule.de/allopatrische-artbildung.php
  • http://www.biologie-schule.de/sympatrische-artbildung.php
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Isolation_%28Biologie%29
  • http://www.biologie-schule.de/reproduktive-isolation.php
  • http://www.biologie-schule.de/adaptive-radiation.php
  • Schema zur Veraanschaulichung der Allopatrischen Artbildung (http://www.biologie-schule.de/allopatrische-artbildung.php)
  • Schema zur veraanschaulichung der Sympatrische Artbildung (http://www.biologie-schule.de/sympatrische-artbildung.php)
Kommentieren Kommentare