Synthetische Evolutionstheorie einfach erklärt

Evolution betrifft nicht ein einzelnes Lebewesen, das sich während seines Lebens verändert. Sie zeigt sich an einer Population über mehrere Generationen.

Ein Gen kann in unterschiedlichen Varianten vorkommen. Eine solche Genvariante heißt Allel. Der Genpool umfasst alle Gene und Allele einer Population.

Die Allelhäufigkeit oder Allelfrequenz gibt an, wie häufig ein bestimmtes Allel im Genpool vorkommt. Verschieben sich solche Häufigkeiten über Generationen, findet aus populationsgenetischer Sicht Evolution statt.

Evolutionsfaktoren beeinflussen die genetische Zusammensetzung einer Population auf unterschiedliche Weise:

• Mutation verändert das genetische Material zufällig und kann neue Allele hervorbringen.
• Rekombination mischt vorhandene Allele bei der Bildung von Keimzellen und bei der Fortpflanzung neu. Dadurch entstehen neue Genotypen.
• Selektion führt zu unterschiedlichem Fortpflanzungserfolg, wenn erbliche Merkmale unter bestimmten Umweltbedingungen verschieden vorteilhaft sind.
• Gendrift verändert Allelhäufigkeiten zufällig, besonders deutlich in kleinen Populationen.
• Genfluss entsteht durch Zu- oder Abwanderung. Individuen bringen Allele in eine Population hinein oder nehmen sie aus ihr heraus.
• Isolation schränkt den Genaustausch zwischen Teilpopulationen ein oder unterbindet ihn.

Manche Darstellungen zählen Genfluss nicht als eigenen Faktor und sprechen deshalb von fünf Faktoren. Für das Verständnis ist die Zahl weniger wichtig als die klare Unterscheidung der Vorgänge.

Mutation und Rekombination erzeugen Variation. Natürliche Selektion setzt an den ausgeprägten Merkmalen, den Phänotypen, an. Dafür müssen die Unterschiede zumindest teilweise genetisch bedingt und damit vererbbar sein.

Die biologische Fitness beschreibt den Fortpflanzungserfolg unter bestimmten Umweltbedingungen. Ein Individuum mit hoher Fitness trägt im Durchschnitt stärker zur nächsten Generation bei. Fitness bedeutet daher nicht einfach Kraft, Gesundheit oder langes Leben.

Selektion erzeugt benötigte Merkmale nicht zielgerichtet. Sie verändert die Häufigkeit bereits vorhandener, vererbbarer Varianten durch Unterschiede bei Überleben und Fortpflanzung.

Drei Selektionswirkungen lassen sich unterscheiden:

• Stabilisierende Selektion: Mittlere Merkmalsausprägungen sind begünstigt; extreme Varianten werden seltener.
• Gerichtete Selektion: Eine Seite der Merkmalsverteilung ist begünstigt; die Verteilung verschiebt sich.
• Disruptive Selektion: Unterschiedliche extreme Varianten sind in verschiedenen Bedingungen begünstigt; mittlere Ausprägungen haben einen Nachteil und die Population kann sich aufgliedern.

Bei Gendrift entscheidet der Zufall, welche Allele in die nächste Generation gelangen. Ein Waldbrand oder eine Überschwemmung kann unabhängig von der Angepasstheit nur einen zufälligen Teil der Population übrig lassen.

Beim Flaschenhalseffekt wird eine Population stark verkleinert. Die Überlebenden bilden nur einen zufälligen Ausschnitt des früheren Genpools. Beim Gründereffekt besiedeln wenige Individuen ein neues Gebiet; auch ihre Allele sind nur eine zufällige Auswahl aus der Ausgangspopulation.

Je kleiner eine Population ist, desto stärker können solche Stichprobeneffekte die Allelhäufigkeiten verschieben.

Genfluss wirkt dagegen durch Wanderung. Er kann Unterschiede zwischen Populationen verringern, wenn regelmäßig Allele ausgetauscht werden.

Isolation begrenzt diesen Austausch. Sie kann entstehen durch:

• räumliche Barrieren wie Gebirge, Inseln oder Flüsse,
• unterschiedliche ökologische Nischen,
• unterschiedliche Paarungszeiten oder unterschiedliches Balzverhalten,
• genetische Unverträglichkeit.

Isolation allein erzeugt nicht automatisch eine neue Art. Sie schafft jedoch eine wichtige Voraussetzung: Getrennte Teilpopulationen tauschen keine oder nur noch wenige Allele aus.

Ein mögliches Modell der Artbildung verläuft so:

1. Eine Barriere trennt eine Population in zwei Teilpopulationen.
2. Mutation und Rekombination erzeugen in beiden Gruppen weiterhin genetische Variation.
3. Unterschiedliche Umweltbedingungen können verschiedene Varianten durch Selektion begünstigen.
4. Gendrift kann die kleinen Teilpopulationen zusätzlich und zufällig auseinanderentwickeln.
5. Ohne Genfluss sammeln sich Unterschiede unabhängig voneinander an.
6. Entsteht eine dauerhafte fortpflanzungsbiologische Trennung, können zwei Arten vorliegen.

Dieses Modell beschreibt ein mögliches Ergebnis, keine zwangsläufige Entwicklung. Die Populationen können getrennt bleiben, ohne dass neue Arten entstehen. Wird die Barriere überwunden und setzt Genfluss wieder ein, können Unterschiede auch abnehmen.

Die gemeinsame Grundidee lautet: Variation entsteht, mehrere Faktoren verändern ihre Häufigkeit, und Populationen wandeln sich über Generationen. Welcher Faktor wirkt, lässt sich nur aus dem beschriebenen Vorgang und nicht allein aus dem Ergebnis erkennen.