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Transkript Stammbäume erstellen – Homologie, Analogie und molekulare Methoden

Stammbäume hast du bestimmt schon viele gesehen; in deinem Biobuch oder auch an anderen Stellen. Sie spiegeln die Verwandtschaftsbeziehungen verschiedener Lebewesen wider. Aber weißt du auch, wie man solche Stammbäume überhaupt erstellt?

Dazu muss man viele Lebewesen miteinander vergleichen und dann entscheiden, ob und wie stark sie miteinander verwandt sind. In diesem Video zeige ich dir, wie man Stammbäume ermittelt und wie heute auch molekulare Methoden dafür eingesetzt werden.

Mono- und Polyphyletische Gruppen

Stammbäume drücken die Verwandtschaft zwischen verschiedenen Lebewesen aus. Ein Stammbaum setzt sich aus einzelnen Ästen zusammen, an deren Spitze immer eine Art steht. Oftmals werden Stammbäume aber auch vereinfacht gezeichnet, so dass an den Spitzen der Äste eine Ordnung, Familie oder Gattung steht. Alle Arten, die diesen Untergruppen angehören, musst du dir dann dazudenken.

An den Verzweigungspunkten gehen aus einem einzigen Ast zwei Äste hervor. Man setzt voraus, dass es an diesen Verzweigungspunkten einmal einen gemeinsamen Vorfahren gab. Im Laufe der Evolution entwickelten sich beide Äste getrennt voneinander weiter. Man spricht dann von einer monophyletischen Gruppe, wenn es einen letzten gemeinsamen Vorfahren gab oder gibt. Gab oder gibt es diesen Vorfahren nicht, ist die betrachtete Gruppe polyphyletisch.

Ursprüngliche und abgeleitete Merkmale

Aus diesen Überlegungen ergibt sich auch, dass es in monophyletischen Gruppen Merkmale gibt, die bereits bei dem gemeinsamen Vorfahren auftraten. Man nennt diese Merkmale ursprüngliche Merkmale. Auf der anderen Seite können sich Merkmale im Laufe der Evolution verändern oder sogar neu entstehen. Solche Merkmale sind abgeleitete Merkmale.

Merkmale zur Erstellung eines Stammbaums

Hast du Ideen, welche Merkmale für die Erstellung von Stammbäumen überhaupt sinnvoll sind? Das können grundsätzlich alle Merkmale sein, die charakteristisch für diese Gruppe von Lebewesen erscheinen.Schauen wir uns zunächst mal ein paar Merkmale an, die die Morphologie, also den Körperbau, betreffen.

Skelette eignen sich zum Beispiel sehr gut für eine Stammbaumerstellung. Hier kann man sehen, wie die einzelnen Knochen der verschiedenen Säugetierklasse aneinandergesetzt sind, welche Knochen fehlen oder zusätzlich vorliegen. So siehst du, dass die Abfolge der Knochen immer ähnlich verläuft. Diese Merkmale, die aus einem gemeinsamen Vorfahren entstanden sind, bezeichnet man als homologe Merkmale.

Bei der Analyse von Skeletten von bereits ausgestorbenen Tierarten, können Fossilien herangezogen werden. Dir muss aber immer klar sein, dass Merkmale im Laufe der Evolution auch unabhängig voneinander entstehen können und nicht immer auf eine Verwandtschaft schließen lassen.

Wenn sich ein Lebewesen an eine bestimmte Umweltbedingung anpasst, können sich im Laufe der Evolution also auch ähnliche Merkmale trotz unterschiedlicher Vorfahren entwickeln. Man spricht dann von analogen Merkmalen.

Das Merkmal Flügel muss nicht auf eine Verwandtschaft schließen lassen. So haben Vögel und die Fledermaus als Säugetier eine ähnliche Flügelmorphologie. Diese Flügelformen entstanden aber unabhängig voneinander. Man sagt ihre Flügelform hat sich konvergent entwickelt.

Merkmale DNA und Proteinanalysen

Auf diese Weise hat man die ersten Stammbäume erstellt. Inzwischen stehen der Wissenschaft auch molekulare Methoden zur Verfügung, die ebenfalls Auskunft über Verwandtschaftsbeziehungen geben. Wie das geht?

Man geht davon aus, dass sich Biomoleküle wie DNA und damit auch die Proteine im Laufe der Evolution aufgrund natürlich vorkommender Mutationen verändern. Die Bestimmung von DNA- und Protein-Sequenzen ist heutzutage kein Problem mehr. Wenn man diese Sequenzen miteinander vergleicht, kann man feststellen, ob und wenn ja, wie stark, zwei Organismen miteinander verwandt sind.

Ähnliche DNA- und Proteinsequenzen sprechen dabei für eine hohe Verwandtschaft, während wenig ähnliche Sequenzen für eine schwache Verwandtschaft sprechen. Der Vergleich von DNA- und Proteinsequenzen erlaubt daneben auch Aussagen über den Zeitpunkt der Abspaltung einer Gruppe in einem Stammbaum.

Wenn man nämlich davon ausgeht, dass die Veränderungen in der DNA, also die Mutationen, immer mit der gleichen Häufigkeit auftreten, kann man sagen, wann die Abspaltung einer Gruppe geschah und der letzte gemeinsame Vorfahre gelebt hat. Das war mit den vergleichenden Methoden des Körperbaus natürlich nicht möglich.

Zusammenfassung

Wenn du das nächste Mal einen Stammbaum siehst, weißt du jetzt nicht nur, dass er die Verwandtschaftsbeziehungen verschiedener Lebewesen widerspiegelt. Du hast in diesem Video gelernt, welche Merkmale für die Erstellung von Stammbäumen verwendet werden können.

Mit den modernen molekularen Methoden kann man nicht nur Verwandtschaftsbeziehungen aufklären, sondern auch Aussagen darüber machen, wann die Abspaltung einer Gruppe im Laufe der Evolution stattfand. Tschüss!

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