John Farndon - Big Ideas. Das Ökologie-Buch

Bei den Honigbienenversorgen weibliche Arbeitsbienen die Königin, bauen Wachswaben, sammeln Nektar und Pollen und füttern Larven, ohne sich selbst fortzupflanzen.

Evolution in Echtzeit

Richard Lenski, Professor an der Michigan State University , begann 1988 das Projekt Longterm Experimental Evolution . Über 25 Jahre lang studierte er 59 000 Generationen des Bakteriums E. coli . In diesem Zeitraum beobachtete er, dass die Art, die die Zuckerlösung, in der sie lebte, effizienter nutzte, größer wurde und schneller wuchs. Zudem war eine neue Art entstanden, die auch Citrat (Salz der Zitronensäure) in der Lösung – anders als die Elternbakterien – verarbeiten konnte.

Sich verändernde Bakterien stellen eine große Gefahr für Menschen dar. Beim Einsatz von Antibiotika werden zwar viele krankheitserregende Bakterien vernichtet, aber nicht diejenigen mit Mutationen, die resistent werden. Während die nicht resistenten Bakterien getötet werden, vermehren sich die resistenten Stämme, sodass Antibiotika wirkungslos werden. Das ist natürliche Selektion in der Praxis.

Escherichia (E.) coli sind Bakterien, die Krankheiten wie Darminfektionen verursachen. Sie sind immer schwerer zu behandeln, da sich resistente Stämme ausbreiten.

IM KONTEXT

SCHLÜSSELFIGUR

Gregor Mendel(1822–1884)

FRÜHER

1802Der Franzose Jean-Baptiste de Lamarck meint, dass die während des Lebens erworbenen Merkmale an die Nachkommen vererbt werden.

1859Charles Darwin veröffentlicht die Theorie der Evolution durch natürliche Selektion in Die Entstehung der Arten .

SPÄTER

1869Der Schweizer Physiologe Friedrich Miescher entdeckt die DNA, die er »Nuclein« nennt.

1953Molekularbiologen, darunter der Brite Francis Crick und der US-Amerikaner James Watson, identifizieren die Struktur der DNA.

2000erForscher im Bereich der Epigenetik beschreiben die Vererbung durch andere Mechanismen als Gensequenzen auf der DNA.

Lange bevor der genetische Code geknackt wurde, zeigte 1866 der mährisch-österreichische Mönch Gregor Mendel als Erster, wie Merkmale von Generation zu Generation weitergegeben werden. Durch viele mühsame Versuche erkannte er korrekt die Grundregeln der Vererbung.

Als Mendel seine ersten Versuche startete, glaubten Wissenschaftler, dass die verschiedenen Merkmale von Tieren und Pflanzen durch eine Art »Mischung« vererbt würden. Doch Mendel fand in seinem Klostergarten heraus, dass das nicht der Fall war. Wenn er eine Pflanze, die stets grüne Erbsen trug, mit einer Pflanze kreuzte, die stets gelbe Erbsen trug, kamen keine gelbgrünen Erbsen heraus, sondern alle Erbsen waren gelb.

Im Lauf seiner Forschungen (1856–1863) züchtete Mendel fast 30 000 Erbsenpflanzen über mehrere Generationen und zeichnete die Ergebnisse sorgfältig auf. Er konzentrierte sich auf Pflanzen mit nur zwei klaren Phänotypen (Erscheinungsbildern), etwa solche mit nur weißen und violetten Blüten. Bei Erbsen nahm er Pflanzen mit grünen Erbsen und bestäubte sie mit den Pollen von Pflanzen mit gelben Erbsen. Die direkten Nachkommen – Mendel nannte sie F1-Generation – trugen alle gelbe Erbsen. Dann bestäubte er Pflanzen der F1-Generation untereinander und erhielt so die F2-Generation. In dieser Generation waren einige Erbsen gelb und andere grün. Die F1-Generation zeigte allein die Ausprägung (gelb) des Merkmals, das Mendel »dominant« nannte. In der F2-Generation zeigten 75 % die dominante gelbe Form und 25 % die nicht dominante oder »rezessive« grüne Form.

Mendels Erbsenversuche

Mendels Versuchezur Züchtung von Erbsenpflanzen zeigten: Das Gen für die gelbe Färbung ist dominant, das für die grüne Färbung rezessiv.

»Vererbung sorgt für die Modifikation ihrer eigenen Maschinerie. «

James Mark BaldwinUS-amerikanischer Psychologe A new Factor in Evolution, American Naturalist , 1896

Mendel entwickelte die Theorie, dass zwei Faktoren ein Merkmal kontrollieren. Bei der Bestäubung wird von jeder Elternpflanze je ein Faktor übertragen. Faktoren können dominant oder rezessiv sein. Sind beide geerbten Faktoren dominant, zeigen die Nachkommen die dominante Ausprägung. Mit zwei rezessiven Faktoren hat das Merkmal die rezessive Form. Wenn ein dominanter und ein rezessiver Faktor vorliegen, setzt sich die dominante Merkmalsausprägung durch.

Mendel veröffentlichte seine Ergebnisse 1866. Sie wurden aber kaum beachtet, bis 1900 die Botaniker Hugo de Vries, Carl Erich Correns und Erich Tschermak von Seysenegg sie wiederentdeckten. Forscher bestätigten von da an Mendels Theorien vielfach.

Etwa zehn Jahre später nannte man die Faktoren »Gene« und wies nach, dass sie mit Chromosomen verbunden sind. Heute weiß man, dass Vererbung viel komplexer ist, doch Mendels akribische Forschungen bilden immer noch die Grundlage für moderne Studien.

Erbsenpflanzenlieferten die Rohdaten, auf deren Basis Mendel seine Theorien zur Vererbung von Merkmalen auf Folgegenerationen entwickelte.

Gregor Johann Mendel

Der als Johann Mendel 1822 auf einem Kleinbauernhof in Schlesien (damals Teil des Kaisertums Österreich, heute Tschechische Republik) geborene Mendel studierte von 1840 bis 1843 Philosophie und Physik an der Universität Olmütz (Olomouc). Schon damals interessierten ihn die Arbeiten von Johann Karl Nestler, der erbliche Merkmale bei Pflanzen und Tieren erforschte. 1847 trat er in ein Kloster in Brünn (Brno) ein und erhielt den Ordensnamen Gregor. Später studierte er in Wien weiter (1851–1853).

Als Mendel 1853 ins Kloster zurückkehrte, erlaubte ihm der Abt Cyrill Franz Napp, die Gärten für Versuche zur Hybridisierung zu nutzen. Als Mendel 1868 selbst Abt wurde, hatte er für seine Versuche keine Zeit mehr. Zu Lebzeiten wurde Mendel für seine Entdeckungen nicht geehrt, doch heute gilt er allgemein als Begründer der modernen Genetik.