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Evolution: Wie entwickeln sich komplexe Organsysteme wie Ohr und Auge?

Von / 22. Oktober 2017 / 28 Kommentare / Seite 2 von 2 / Auf einer Seite lesen
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Grundsätzlich betrachtet, entsteht das Wirbeltier-Linsenauge durch eine Ausbuchtung des Gehirns, also von innen nach außen. Das genauso leistungsfähige Kopffüßer-Linsenauge der Kraken und Kalmare entsteht durch eine Einstülpung der Ektodermis (Körperoberfläche), also von außen nach innen. In zwei sehr unterschiedlichen Tiergruppen hat sich das gleiche Organ – das Linsenauge -also unterschiedlich entwickelt – ein Paradebeispiel der analogen Entwicklung.

Wichtig ist: Es gibt keine Zwischenschritte. Jeder einzelne evolutive Schritt war und ist voll funktional und von Vorteil für den Organismus.

Zum Weiterlesen empfehle ich den wirklich guten Wikipedia-Eintrag zur Entwicklung des Auges oder das ausgezeichnete TedX-Video “The evolution of the human eye – Joshua Harvey”.
Übrigens: Ein Pinhole eye ist ein Lochkamera-Auge.

Unser Ohr hat eine genauso lange Entwicklungszeit hinter sich. Es steht sogar, im Gegensatz zum Auge, im direkten Kontext mit der Entwicklung unseres Kiefergelenks – des sekundären Kiefergelenks der Säugetiere. Das hat mich im 3. Semester im ersten großen zoologischen Praktikum in seinen Bann geschlagen und lässt mich bis heute nicht los. Für uns Säugetiere bedeutet es alles, denn es macht unsere Nahrung besser verdaulich und ermöglich so überhaupt erst den verschwenderisch hohen Stoffwechsel mit der hohen Körpertemperatur und die großen Gehirne. Das Thema an sich ist allerdings schwer verdaulich.
Wäre das vielleicht auch für meine geschätzte Leserschaft interessant?

 

 

 

 

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Kommentare (28)

  1. #1 Nico
    23. Oktober 2017

    Danke für den schönen Übersichtsartikel. Zum Internationalen Jahr des Lichts hatte ich mich auch etwas mit dem Licht- bzw. Sehsinn beschäftigt.

    Und die letzte Frage im Text muss ich ganz klar mit ja beantworten.

  2. #2 tomtoo
    23. Oktober 2017

    @Bettina
    Ich hatte ja gerade letztens eine kurze Unterhaltung mit einem auch dir bekannten Asstrolllogen. Mit der Aussage was soll eine Fledermaus den mit einem Stummelflügel. Fliegen kann sie nicht damit, die würden ja nur stören. Hab ihn dann gefragt ob er noch nie was von Flughörnchen gehört hatt ? Mag Biologisch nicht ganz richtig sein. Auf jedenfall gab’s dann das schweigen im Walde. ; )

  3. #3 roel
    no gods, no kings, no courts
    23. Oktober 2017

    @Bettina Wurche Schöner Beitrag, auch der Chat ist interessant, und die vorgeschalteten Beiträge ebenfalls. Tolle kleine Serie.

    “Das Thema an sich ist allerdings schwer verdaulich.
    Wäre das vielleicht auch für meine geschätzte Leserschaft interessant?”

    Ich lese gerne, auch schwer verdauliches.

  4. #4 Aginor
    23. Oktober 2017

    Wieder ein schöner Artikel, danke!

    Nur einmal kurz nachgehakt den folgenden Satz (bzw den letzten Teil des Satzes) betreffend:

    “Wichtig ist: Es gibt keine Zwischenschritte. Jeder einzelne evolutive Schritt war und ist voll funktional und von Vorteil für den Organismus.”

    Wäre nicht vorstellbar dass sich ein Merkmal in einer Population durchsetzt das zwar nicht besonders von Vorteil ist, aber eben zumindest nicht von Nachteil?
    Von Rückbildung von Organen kennt man das ja meine ich (denke da an die “Beine” von Walen oder unseren Blinddarm), da ist ein Merkmal vorhanden dessen Fehlen nicht stören würde, das aber auch keinen Vorteil bringt.

    Weil dann wäre es doch vorstellbar dass ein Zwischenschritt existieren könnte, oder?

    Naives Beispiel:
    Eine zufällige Veränderung der Gene verwandelt irgendeine Nickhaut in eine Linse. Die Linse bringt keinen Vorteil weil darunter die Sehzellen nicht richtig gebildet sind.
    Wenn jetzt aufgrund von irgendeiner Selektion (und sei es ein Vulkanausbruch der die meisten Populationen vernichtet) die Merheit der Individuen dieses (zunächst unnütze aber nicht schädliche) Merkmal hat, und sich erst danach irgendwann durch eine weitere Mutation das Merkmal entwickelt das zusammen mit der Linse wirklich den Vorteil bringt, in unserem Fall die Weiternetwicklung der Sehzellen unter der Linse), wäre das dann nicht ein Zwischenschritt?

    Also weit hergeholt, ist mir klar, soll nur zum Hinterfragen der Aussage dienen, will heissen: Gibt es keinen Fund der ein solches Szenario möglich erscheinen lässt?

    Gruß
    Aginor

  5. #5 roel
    no gods, no kings, no courts
    23. Oktober 2017

    @aginor “Von Rückbildung von Organen kennt man das ja meine ich (denke da an die “Beine” von Walen oder unseren Blinddarm), da ist ein Merkmal vorhanden dessen Fehlen nicht stören würde, das aber auch keinen Vorteil bringt.”

    Zum Blinddarm siehe: https://www.chirurgie-portal.de/allgemeinchirurgie/blinddarmentzuendung/blinddarm-funktion.html

    “Forscher haben herausgefunden, dass der Blinddarmanhang nicht nur für Ungeborene, sondern auch für das Immunsystem und damit für die Körperabwehr wichtig ist.”

  6. #6 RPGNo1
    23. Oktober 2017

    @Bettina
    Ich stimme roel zu und möchte ebenfalls gerne etwas zur Evolution des Ohrs lesen.
    Die Evolution des Auges bzw. der Augensysteme ist ein klassisches Beispiel, welches z.B. Richard Dawkins in mehreren seiner Bücher aufgreift. Die Entwicklung des Säugetierohrs ist weitaus in der Öffentlichkeit. Ich habe dazu immer nur am Rande etwas in verschiedenen populärwissenschaftlichen Büchern gelesen.

  7. #7 Aginor
    23. Oktober 2017

    @roel
    OK lassen wir den Blinddarm weg und substituieren ihn durch irgendetwas das vorhanden ist aber keinen entscheidenden Vorteil bringt. Vielleicht mal einen brachte aber nicht mehr benötigt wird, also sich nur deswegen nicht wegentwickelt hat weil es nicht stört.

    Die eigentliche Frage (bzw die mögliche Antwort darauf) ist das spannende, nicht meine mittelmäßig bis schlecht formulierten Beispiele. Ich bin kein Biologe.

    Gruß
    Aginor

  8. #8 tomtoo
    23. Oktober 2017

    @Aginor

    Naives Beispiel:
    Eine zufällige Veränderung der Gene verwandelt irgendeine Nickhaut in eine Linse. Die Linse bringt keinen Vorteil weil darunter die Sehzellen nicht richtig gebildet sind.

    Genau naiv. Weil so einen riesen Sprung wird es nicht geben. Evtl. verstehe ich dich falsch. Aber bei der Evolution als solches gibts ja kein guter Weg, schlechter Weg. Was bleibt ist der gute Weg. Der sich morgen aber auch wieder als der schlechte erweisen kann.

  9. #9 Rüdiger Kuhnke
    München
    23. Oktober 2017

    Über Euglenas Pigmentfleck schrieb 1976 Hoimar v. Ditfurth: “Von all den unzähligen Verbindungen, die in Frage gekommen wären, einen Schatten zu werfen…, [findet sich dort] ausgerechnet diese eine komplizierte Kohlenwasserstoffkette.” Und deren Geschichte reicht bis in die Sehpigmente heutiger Augen! Eine aufregende Story!

  10. #10 Aginor
    23. Oktober 2017

    @tomtoo dann ignorier halt das Beispiel, das ist doch bloß der Vollständigkeit halber für Laien wie mich zum das ganze besser erfassen. Mir ist klar dass sich sowas nicht schnell mal entwickelt.

    Die Kernfrage ist aber: Wenn sich etwas entwickelt das nichts bringt, aber auch nicht stört, KANN es dann die Basis für eine weitere, nutzbringende Entwicklung sein?

    Hintergrund: Ich finde (wissenschaftlich gesehen) absolute Aussagen immer schwierig, also z.b. die dass sich nur etwas entwickeln kann das auch Nutzen bringt, niemals eine Zwischenstufe, daher die Frage wie man das beweisen konnte. Ich finde das einfach spannend weil ja solche absoluten Beweise recht schwierig sind, der Prozess wie man es bewiesen hat also bestimmt interessant ist.

    Gruß
    Aginor

  11. #11 tomtoo
    23. Oktober 2017

    @Aginor
    Ich bin das gegenteil eines Biologen. Aber stelle dir doch mal einen Sack vor der mit der Strömung treibt. Da kann sich links mal ne Ausbuchtung ergeben , auch mal wieder rechts. Was du siehst ist der, der am schnellsten geschwommen ist. Heftig ?

  12. #12 tomtoo
    23. Oktober 2017

    @Aginor
    Meine Gedanken nochmal andesrum.
    Wir sehen erstmal , oder wir leben nur in einem kurzen Ausschnitt der Evo. Verändern sich die Bedingungen , wird sich halt heraustellen , was überlebt. Hatt auch nix mit stark oder schwach zu tun. Mäuse sind sehr erfolgreich, Tiger leider kurz vor dem Aussterben. Die Evo. unterscheidet nicht. Was wir sehen ist einfach der Momentane Zeitpunkt. Mit der Evo. des Hirns und der Technologie bei uns Menschen gabs da wohl so einen Sprung.
    Aber wohins führt ? Ich hoffe ja mal es wird gut. Die Entfernungen zwischen den Sternen sind halt nich mal so im Sprung zu überwinden. Aber ohne den kann man evtl. mal kurz,blind,taub gut leben.

  13. #13 Aginor
    23. Oktober 2017

    Sorry die Bedeutung Deiner Geschichte geht an mit vorbei.
    Ich weiss was Evolution ist. Ich hatte eine konkrete Frage zu einem bestimmten Satz.

    Was ich wissen wollte ist was die Grundlage für die Theorie bildet es könne keine Zwischenschritte geben, sondern ausschließlich funktionale Teile können existieren.

    Ich zitiere sicherheitshalber nochmal:
    “Jeder einzelne evolutive Schritt war und ist voll funktional und von Vorteil für den Organismus.”
    Mir ist klar dass etwas schädliches nicht überlebt, Stichwort Selektion. Aber etwas das keinen Nutzen bringt aber auch nicht schadet?
    Ist zumindest mal für mich nicht intuitiv daher die Frage an die Biologen danach wie man das beweisen konnte.
    Hört sich für mich spannend an. 🙂

    Gruß
    Aginor

  14. #14 tomtoo
    23. Oktober 2017

    @Aiginor
    Weil Funktional bedeutet , das es funktioniert hat. Jetzt , im Moment kannst du es sehen. Morgen(+10^6) Jahre evtl. nicht mehr. Was ist so schwer ? Die hälfte der Flosse nützt nichts . stört aber nicht sonderlich. Das System(fisch) ist unter bestimmten Bedingungen funktional. Die ändern sich. Die ohne halbe Flosse können schneller Schwimmen. System(Meer) ändert sich wieder.. die mit einer Viertelflosse sind im Vorteil. Was ist jetzt besser ? Wo wurde sich jetzt etwas zum Vorteil oder Nachteil (des einzelnen kleinen Fisches) entwickelt ?

  15. #15 Aginor
    23. Oktober 2017

    @tomtoo nicht böse gemeint aber hör bitte auf. Die Frage war nicht an Dich gerichtet und Du hast sie auch nicht beantwortet.
    Ich habe nicht nach Merkmalen gefragt die einen Nachteil darstellen. Dass mangelnde Funktionalität sich nicht durchsetzt ist auch klar.
    Ich hatte gefragt wie es mit Merkmalen aussieht die weder schädlich noch von Vorteil sind. Der Satz sagt aus dass ein Merkmal das keinen Vorteil bietet (oder zum Zeitpunkt seiner Entstehung bot) NIE vorkommen kann.

    Ich möchte Wissen wie man das herausgefunden hat. Von einem Biologen. Denn der Satz für sich ist eine weitreichende Aussage die bestimmt schwer wissenschaftlich zu beweisen war.
    Wenn Du also nicht mindestens einen Link auf eine wissenschaftliche Arbeit zum Thema posten kannst sondern nur allgemeine Aussagen, dann sind deine Beiträge zur Beantwortung meiner Frage leider nicht hilfreich.

    Gruß
    Aginor

  16. #16 tomtoo
    23. Oktober 2017

    @Aginor
    Du hast recht , da sollte @Bettina drauf antworten.
    Für mich ist es einfach , zu dem Zeitpunkt war es da, weil zuvor von Vorteil. Der Schnitt im Zeitpunkt T ist aber nicht 0sec. Sonder evtl. 10^8++ Jahre.

  17. #17 lindita
    23. Oktober 2017

    @ Aginor

    Aus einem Ding verschiedene Funktionen oder eine Funktion aus verschieden Dingen.

    Wenn Kiemen am Land nicht mehr gebraucht werden, werden sie zum Baustein anderer Organe, aber auch nicht für jeden gleich.

    Wie es oben steht: bei einen bilden sich die Augen von aussen nach innen, bei anderen von innen nach aussen.

    Der Affe und der Mensch hatten auch mal einen Vorfahren. Aus diesem Vorfahren ging ein Weg zum Affen hin, der andere Weg zum Menschen. Da wir jetzt paralell existieren, ist der Affe keine Zwischenform des Menschen oder umgekehrt, sondern eine für seine Lebensform vorteilhafte und voll funktionale Evolutionsphase. Ein Affe ist nicht ein nichtvollendeter Mensch, sondern eine zufällige, andere Möglichkeit der Evolution.

  18. #18 lindita
    23. Oktober 2017

    Auch wenn der Mensch in der Zukunft evolutionieren sollte, heisst es ja nicht, dass wir jetzt in einer minderwertigen Form existieren, die uns lebensunfähig machen sollte.

  19. #19 Bettina Wurche
    23. Oktober 2017

    @Aginor: Es geht um “geeignet” bzw. ungeeignet. “Schädlich” wäre schon pathologisch, etwa ein unvollkommen ausgebildetes Herz bei einem Neugeborenen. Sicherlich können Mutationen erst einmal das Leben wenig beeinträchtigen und möglicherweise unerheblich sein. Sie werden sich ohne Vorteil für eine größere Anzahl von Organismen aber wohl eher nicht durchsetzen. Manchmal wird eine Mutation durch veränderte Umweltbedingungen auf einmal vorteilhaft. Das kann eine Mutante wie Sichelzellenanämie sein oder auch die Entwicklung des sekundären Kiefergelenks.
    Ich glaube nicht, dass wir aus unserer begrenzten Sicht so etwas ausreichend beurteilen können. Wir haben ja meistens nur einen kleinen Ausschnitt des Gesamtbildes.

  20. #20 Bettina Wurche
    23. Oktober 2017

    @roel: Exakt. Der Blinddarm ist mitnichten so überflüssig, wie in der Vergangenheit angenommen wurde. Die Mandeln werden heute auch nicht mehr so schnell entfernt, aus den gleichen Gründen.

  21. #21 Bettina Wurche
    23. Oktober 2017

    @RPGNo1: O. k. Das wird aber erst am nächsten Wochenende etwas, da muss ich noch etwas dran arbeiten.

  22. #22 tomtoo
    23. Oktober 2017

    @Aginor
    Nicht böse gemeint. Aber was verstehst du zu dem Zeitpunkt unter Vorteil. Ums nochmal Herauszustellen: Dem Zeitpunkt unter Vorteil ?
    Wer soll denn bewerten was von Vorteil war ausser die Evolution ? Somit ist doch @Bettinas Satz ganz klar oder ?

  23. #23 Aginor
    24. Oktober 2017

    @Bettina hat inzwischen die Frage zu meiner Zufriedenheit beantwortet, Danke!

    Ich finde die Struktur dieser Kommentar Spalte immer wieder ärgerlich. Daher poste ich hier auch so selten. Lese meist nur mit weil ausser sehr einfachen kurzen Fragen immer nicht viel geht. Schade aber kaum zu ändern. 🙁

    Gruß
    Aginor

  24. #24 Ulf
    24. Oktober 2017

    @Bettina bitte schreibe weiter zu dem Thema, auch wenn es schwer verdaulich ist!

    Ja klar gibt es Mutationen die weder Vorteile noch Nachteile bringen, einige Menschen haben Ohrläppchen die hängend sind, einige haben Ohrläppchen die angewachsen sind.

    Meine Frage an Bettina: eine Mutation erfolgt doch nur sehr selten, wie kommt es, dass wenn das mutierte Lebewesen sich mit einem nicht mutierten Lebenwesen fortpflanzt die mutierten Gene sich nicht einfach “verdünnen” nach der 10 oder 20 Generation. Sind mutierte Gene immer dominante Gene?

    Selbst wenn eine Mutation sofort Vorteile bringt und man mehr Nachkommen zeugen kann, so ist doch die Anzahl der “nicht-mutierteten” zuerst um einiges höher, oder ist es nicht eine große Gruppe, sondern viele kleine isolierte Gruppen?

    Ich hoffe dass ich meine Frage verständlich formulieren konnte.

    Bevor jetzt irgendjemand spekuliert, ich bin kein Evolutionsskeptiker, ich verstehe nur nicht genau wie das funktioniert. 🙂

  25. #25 Bettina Wurche
    25. Oktober 2017

    @Ulf: Sorry fürs späte Freischalten. Ja, Deine Frage ist absolut verständlich und nein, natürlich bist Du kein Evolutionsskeptiker 🙂
    Mutationen tauchen zunächst im Genotyp auf. Nur in manchen Fällen werden sie dann auch im Phänotyp, also äußerlich, sichtbar. Das hängt davon ab, wo die Mutation aufgetreten ist, wie umfangreich sie ist und vor allem, ob sie dominant oder rezessiv ist. Darum dürften wir viele Mutationen überhaupt nicht bemerken.
    Hier ist es gut erklärt:
    Starten wir kurz mit einem wichtigen Begriff, welchen wir gleich brauchen werden: Allel. Ein Allel bezeichnet eine mögliche Ausprägung eines Gens, das sich an einem bestimmten Ort auf einem Chromosom befindet. Bei einem dominant-rezessiven Erbgang setzt sich ein Allel bei der Ausprägung eines Merkmals gegenüber einem anderen Allel durch. Das sich durchsetzende Allel wird als dominant bezeichnet, das andere als rezessiv.

    Beispiel: Die Augenfarbe beim Menschen wird z.B. dominant-rezessiv vererbt, wobei das Allel für braune Augen dominant und das Allel für blaue Augen rezessiv ist. Bekommt ein Kind von einem Elternteil die Erbinformation für blaue Augen und vom anderen die für braune Augen, so wird das Kind braune Augen haben. Die Erbinformation für das rezessive Allel (hier “blaue Augen”) bleibt jedoch erhalten. Es kann an die nächste Generation weitergegeben werden.
    https://www.frustfrei-lernen.de/biologie/dominant-rezessiv.html
    Das hat Herr Mendel ja alles vorbildlich durchgemendelt : )
    Also, in den meisten Fällen werden wir Mutationen kaum bemerken.
    Ein Genom kann sich im Laufe des Lebens dann allerdings noch verändern. Unsere Zellen erneuern sich stetig. Mit zunehmendem Alter oder/und durch äußere Einflüsse (Strahlung, Umweltgifte, Drogen wie Nikotin, Alkohol, etc…) wird das Genom beschädigt. Dann aknn es zunehmend zu Mutationen kommen. Dann kommen wir in das Gebiet der Epigenetik, das noch ziemlich in den Anfängen steckt.
    Das nächste schwer verdauliche Thema:
    https://scienceblogs.de/meertext/tag/epigenetik/

  26. #26 Ulf
    26. Oktober 2017

    Danke für die Info Bettina, da habe ich mit dem dominant-rezessiven Erbgang etwas falsch verstanden. Ja klar für die Weitergabe an die Nachkommen ist es unerheblich. ob dominant oder nicht.

    Ich habe jetzt noch mal darüber nachgedacht, unter der Annahme das die Mutation keine Vorteile aber auch keine Nachteile bringt und die Population konstant bleibt (also immer schön zwei Nachkommen die überleben pro Paar)
    ist die Wahrscheinlichkeit dass die Mutation an die erste Generation nicht weitergegeben wird also ausgelöscht wird 1/6 (4/6 das ein Nachkomme die Mutation hat und 1/6 dass beide die Mutation haben)
    für die zweite Generation beträgt die Wahrscheinlichkeit des Verlorengehens der Mutation 4/6 * 1/6. Also 1/6 + 4/6 * 1/6
    Bei der nächsten Generation: 4/6^0 * 1/6 + 4/6^1 * 1/6 + 4/6^2 * 1/6
    Das ergibt die schöne Summenformel von 4/6^k * 1/6 wobei k = 0 -> unendlich gilt.
    Die Summe für k gegen Unendlich ergibt: 0.5 !
    Das heißt eine Mutation bleibt zu 50% erhalten für alle späteren Generationen oder sie geht zu 50% komplett verloren. Also nicht wie ich naiv gedacht habe, sie würde mit der Zeit verschwinden, wenn sie keine Vorteile bringt.

  27. #27 Alderamin
    27. Oktober 2017

    @Ulf

    Aber eine “Verwässerung” von Mutationen findet in großen Populationen doch statt. Habe auf Wikipedia mal gelesen, dass eine notwendige Voraussetzung zur Ausprägung neuer Arten eine gewisse Isolation kleiner Gruppen ist, (man denke an die Darwinfinken), ansonsten kann sich eine einzeln auftretende Mutation nicht durchsetzen. Auch ein Grund warum die menschliche Evolution bestenfalls gebremst verlaufen dürfte, denn wir leben ja mittlerweile in einem globalen Dorf.

    Ich nehme aber an, dass z.B. die Laktosetoleranz der Europäer, die Asiaten normalerweise nicht aufweisen, sich gerade deswegen weiter verbreiten wird, denn sie stellt einen echten Ernährungsvorteil dar, und sie ist ja bereits in einer großen Bevölkerungsgruppe vorhanden.

  28. #28 Kiemenbogen, Kiefer und Ohr – ein Knorpel macht Karriere (1) – Meertext
    18. November 2017

    […] auf Zeit-Online in dem LiveChat “Woher kommt alles Leben?”, meertext war dabei. Die Frage nach der Ohr-Evolution, hatten wir im Laufe der 4 Stunden Chat nicht mehr geschafft, darum schiebe ich die Antwort hier […]