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wissenschaftliche Hintergründe zum Ursprung des Lebens

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wissenschaftliche Hintergründe zum Ursprung des Lebens

Beitrag von Eaglesword am So 19 Feb 2012, 15:12

und sie drehn sich im Kreise mit ihrer Suche. Genau das ist aber die Frage:
Wenn wir schon von keiner G'ttheit, keiner höchsten Instanz in dem Fall, kreiert worden sein dürfen, müssen wir ja aus uns heraus "entstanden" sein. Nur kann das niemand beweisen und wird es auch nie können, denn die "Milliarden Jahre" sind ein Mythos. Da besteht absolut keine physiochemische Möglichkeit, organische Moleküle selbstständig zu lebenden und reproduzierenden Zellen organisieren zu lassen. Wer sowas noch immer glaubt, muss mehr als vier Milliarden Jahre warten, bis dass es irgend wann mal "bing!" macht, und schwupps lächelt ihn eine Urzelle an. Die physikalischen und chemischen Gegebenheiten lassen es einfach nicht zu. Und so suchen sie weiter in der Arktis nach "Unverfälschtheit" (gähn), bei heißen Quellen, wo längst schon thermostabile Einzeller gedeihn und ohne jeglichen Vorläufer erfolgreich in ihrer Umgebung leben, jetzt in Pfützen usw.
Klar, hier greift wieder das Sprichwort, nach dem die Besserwisser aus eben solchen Pfützen trinken, statt sich zur Quelle zu begeben. Schöpfung durch die höchste Instanz kann von vorneherein gar nicht sein, eben weil sie nicht sein darf. Und so suchen sie weiter und merken dabei nicht, wie ermüdend langweilig sie sind und sich nur lächerlich machen.


Zuletzt von Eaglesword am Di 26 Nov 2013, 16:50 bearbeitet; insgesamt 2-mal bearbeitet


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Virologie

Beitrag von Eaglesword am Fr 19 Apr 2013, 13:54

Dies ist die HTML-Version der aktuellen News von www.genesisnet.info.
Folgende News finden Sie auch im Bereich Aktuelles/News.


18.04.13  Endogene Retroviren – ein Beweis für gemeinsame Abstammung?

Im Erbgut des Menschen gibt es Abschnitte, die dem Genom von Retroviren auffallend ähnlich sind und an die Nachkommen vererbt werden. Solche endogenen Retroviren findet man ebenfalls im Genom anderer Primaten und zwar häufig an derselben Position und mit denselben Änderungen durch Mutationen. Dieser Befund wird als „Beweis“ für gemeinsame Vorfahren der Primaten präsentiert. Bei dieser Interpretation wird jedoch vernachlässigt, dass es in den verschiedenen Primaten auch spezifische retrovirale Sequenzabschnitte gibt und diese nicht alle stillgelegt sind; bei einzelnen sind Funktionen nachgewiesen worden. Möglicherweise sind endogene Retroviren gar nicht das, wonach sie auf den ersten Blick aussehen.

Im menschlichen Genom gibt es viele Abschnitte, die sich nicht permanent an derselben Stelle befinden, sondern mobil im Genom ihre Position ändern können.  Diese mobilen Bereiche werden als  Transposons (transposable elements) bezeichnet und wurden 1948 von McClintock erstmals in Farbvarianten von Mais beschrieben (Nobelpreis 1983). Manche Transposons bewegen sich im Genom autonom, sie enthalten alle nötigen Voraussetzungen dazu, während andere auf Komponenten aus dem gesamten Genom angewiesen sind.

Zu den autonomen mobilen Elementen gehören auch endogene Retroviren. Darunter versteht man Abschnitte im Genom, deren Nukleotidsequenz derjenigen von Viren auffallend ähnlich oder sogar damit identisch ist. Die entsprechenden Retroviren weisen ein Genom aus RNA auf (im Gegensatz zum typischen DNA-Genom). Daher muss bei einer solchen Virus-Infektion das RNA-Genom vor der Integration (also dem Einbau) ins Genom der infizierten Zelle durch ein virales Enzym, nämlich der reversen Transkriptase in DNA umgeschrieben werden. (Die Bezeichnung „reverse Transkriptase“ bringt genau das zum Ausdruck: Statt des üblichen Umschreibens – Transkribierens – von DNA in mRNA geht es hier genau umgekehrt – revers.) Man nimmt an, dass Retroviren in der Vergangenheit Keimbahnzellen (Ei oder Samenzellen) infiziert und sich in deren Genom integriert haben. Somit werden sie von einer Generation an die nächste vererbt; diesen Status bezeichnet man als endogen.

Bis zu 8 % des menschlichen Genoms bestehen aus endogenen Retroviren. Einige davon wurden bereits als funktional beschrieben, die meisten aber werden nach derzeitigem Kenntnisstand als stillgelegt betrachtet, es ist bisher keine Funktion bekannt (Sugimoto & Schust 2009).

Retroviren und allgemein Transposons integrieren sich an sehr vielen unterschiedlichen Positionen im Genom. Aus Studien über krebsauslösende Viren ist bekannt, dass im Anfangsstadium der Infektion Retroviren an vielen unterschiedlichen Stellen im Genom auftreten, im Krebsgewebe aber findet sich das virale Genom in allen Zellen an derselben Position. Alle Krebszellen des Tumors sind also aus einer Zelle hervorgegangen, in deren Genom das Virus sich an bestimmten Stellen integriert hatte und dort ungehemmtes Wachstum auslöste.

Genomanalysen haben gezeigt, dass im Erbgut von Menschen und anderen Primaten dieselben Retroviren an denselben Positionen vorkommen und auch weitgehend dieselben Veränderungen durch Mutationen aufweisen. Im letzteren Fall könnten z. B. Defekte, die das virale Genom stilllegen, im gemeinsamen Vorfahren entstanden und dann vererbt worden sein. Dieser Befund passt gut zu einer Vorstellung, nach der Mensch und andere Primaten in ihrer Entstehung auf gemeinsame Vorfahren zurückgehen und unterstützt somit das  Evolutionskonzept.

Es gibt aber auch retrovirale Sequenzen, die an unterschiedlichen Stellen beim Menschen und Primaten liegen und die Erklärungen komplizierter machen. Entweder sind sie erst später, also nach der Artaufspaltung entstanden oder eine Spezies hat sie im Verlauf der getrennten Entwicklung verloren. Außerdem setzt die oben skizzierte Erklärung eines gemeinsamen Vorfahren von Mensch und Primaten voraus, dass die retroviralen DNA-Abschnitte zutreffend als Relikte historischer Infektionen durch Retroviren interpretiert werden. Derzeit werden diese Abschnitte des Genoms als größtenteils funktionslos betrachtet. Wenn man sich aber unser begrenztes Verständnis des Humangenoms vergegenwärtigt und berücksichtigt, dass zudem durch das ENCODE-Projekt Hinweise dafür vorgelegt wurden, dass mehr als 80 % des gesamten Erbguts funktional sind, dann gibt dies Anlass, die „Beweiskraft“ der endogenen Retroviren für gemeinsame Vorfahren zurückhaltender einzuschätzen. Es könnte sein, dass zukünftige Untersuchungen für retrovirale Abschnitte noch mehr Funktionen (Sharif et al. 2013) belegen und damit andere Erklärungen erforderlich machen.

Die weitere Forschung muss zeigen, ob sich das Argument der vererbten Defekte bestätigt oder ob es durch ein besseres Verständnis möglicher Funktionen von endogenen Retroviren geschwächt wird und möglicherweise gar keine „Defekte“ vorliegen. Daher ist die plakative Behauptung, mit den endogenen Retroviren einen Beweis für die Abstammung des Menschen von affenartigen Vorfahren zu haben, nicht gerechtfertigt. Die derzeitigen Kenntnisse über endogene Retroviren ermöglichen für den Moment tatsächlich ein gutes Argument für Evolution – nicht mehr und nicht weniger. Schließlich muss auch bedacht werden, dass die Frage nach der Plausibilität einer Abstammungsbeziehung von Affen und Menschen nicht nur anhand eines einzigen Befundkomplexes – hier die endogenen Retroviren – beurteilt werden sollte.1

Anmerkung

1 vgl. wie ähnlich sind Mensch und Schimpanse?

Über den genetischen Unterschied zwischen Mensch und Schimpanse – der „1 %-Mythos“

Mensch und Schimpanse noch weiter auseinander

Literatur

Cowley M & Oakey RJ (2013) Transposable elements re-wire and fine-tune the transcriptome.  PLOS Genet. 9(1) e1003234. doi: 10.1371/journal.pgen.1003234.

Stoye JP (2012) Studies of endogenous retroviruses reveal a continuing evolutionary saga. Nature Rev. Microbiol. 10, 395-406.

Sharif J, Shinkay Y & Koseki H (2013) Is there a role for endogenous retroviruses to mediate long-term adaptive phenotypic response upon environmental inputs? Phil. Trans. R. Soc. B, doi.org/10.1098/rstb.2011.0340

Sugimoto J & Schust DJ (2009) Review: Human endogenous retroviruses and the placenta. Reprod. Sci. 16, 1023-1033.

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Zuletzt von Eaglesword am Di 21 Jan 2014, 16:23 bearbeitet; insgesamt 1-mal bearbeitet


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Pferde

Beitrag von Eaglesword am Di 07 Mai 2013, 20:46

23.04.13  Neue Texte zur Pferdereihe

Pferde haben den Menschen seit frühester Zivilisation begleitet und fossile Pferde erlauben faszinierende Einblicke in die Paläontologie. Fossile Pferde und deren Stammesgeschichte sind dank Thomas Huxley eine Art Kultbild der Evolution. Seit der Fossilbefund mehr datenbezogen als von Hypothesen gesteuert untersucht wird, wurde das frühere Verständnis von der Evolution des Pferdes jedoch ins Wanken gebracht. Zu den fossilen Pferden und den evolutionstheoretisch diskutierten Vorfahren informiert seit kurzem ein neuer Artikel (Pferdereihe) von Nigel Crompton. Neben der „Interessierten“-Version gibt es auch eine ausführliche Version zum Herunterladen als PDF (Pferdereihe).

Die Interpretation des Fossilbefunds mit Hilfe von Modellen hat anfänglich zur Platzierung der Hyracotherier mit dem berühmten „Urpferdchen“ Hyracotherium („Eohippus“) und ähnlichen Formen innerhalb der Pferdefamilie (Equidae) geführt, womit diese als die ältesten Pferdeartigen galten. Hyracotherium und andere Hyracotherier-ähnliche Tiere des Eozäns (älteres Tertiär) gelten heute jedoch allgemein als primitive Glieder verschiedener Unpaarhufergruppen. Es gibt aber auch gute Gründe, sie als abgegrenzten, erweiterten Grundtyp („Eufamilie“) zu interpretieren, der stammesgeschichtlich unabhängig von anderen Unpaarhufern ist, also keine Vorfahrenstellung zu den Pferdeartigen einnimmt. (Zu „Grundtypen“ vgl. heutige Grundtypen und fossile Grundtypen.)

Die ältesten Fossilien, die mit guten Gründen zu den Pferden gerechnet werden können, gehören anchitheren Gattung Mesohippus im Eozän. Die Bemühungen, die Anchitherier (laubäsende Pferde) mit den Hyracotheriern zu verbinden, sind spekulativ und werden durch den Fossilbefund nicht ausreichend unterstützt. Die Einbeziehung der Unterfamilie der Hyracotheriinen zu den Equiden (Pferdeartigen) macht die Familie daher polyphyletisch. Nicht sicher zu beantworten ist die Frage, ob die Anchitheriinen eine eigene monophyletische Gruppe unabhängig von den Equiden und damit möglicherweise einen eigenen Grundtyp darstellen. Fossile morphologische Anhaltspunkte lassen vermuten, dass die gesamte anchither-equine Gruppe eine monophyletische Eufamilie darstellt. Die Gründe für diese Deutung werden in den beiden Artikeln erläutert. Der Hauptunterschied zwischen den anchitheren und equinen Fossilien besteht im typisch hochkronigen Status der Zähne der letzteren, allerdings scheint der Übergang zwischen nieder- und hochkronigen Zähnen nur in der rein equinen Gattung Merychippus stattgefunden zu haben. Im Rahmen des Grundtypmodells können die fossilen Pferdeartigen als vielseitiger Grundtyp mit großem Variationspotential interpretiert werden (vgl. Genetisch polyvalente Stammformen von Grundtypen).

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Zuletzt von Eaglesword am Di 21 Jan 2014, 16:24 bearbeitet; insgesamt 2-mal bearbeitet


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Schrottgene?

Beitrag von Eaglesword am Mo 13 Mai 2013, 20:41

das ist hier die Frage


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Australopithecus

Beitrag von Eaglesword am Sa 18 Mai 2013, 01:28

Newsletter von genesisnet


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Folgende News finden Sie auch im Bereich Aktuelles/News.


16.05.13  „Vormensch“ verliert seinen Status

Australopithecus erweist sich als guter Kletterer

Die Australopithecinen werden trotz ihrer unbestritten recht großaffenähnlichen Schädel- und Zahnstruktur als „Vormenschen" gedeutet, denn Körperstamm- und Extremitätenskelett seien schon deutlich zum Menschen hin evolviert. Diese behauptete Menschenähnlichkeit wird durch neue Untersuchungen in Frage gestellt. Sie unterstützen frühere Forschungsergebnisse, nach denen diese fossilen Tiere keine Ahnen des Menschen sind.

Die nur fossil bekannte Menschenaffengattung Australopithecus („Südaffe") gilt weithin als relativ gut passende Übergangsform zwischen Menschenaffen und Menschen und wird daher auch als „Vormensch" und in populären Darstellungen sogar (irreführenderweise) als „Urmensch" bezeichnet. Dass eine Reihe von Merkmalen diesem Status widersprechen, wird im Artikel Australopithecinen (Südaffen) und andere menschenaffenartigen Fossilien behandelt. Diese in der Fachwelt teilweise auch kritisierte Position von Australopithecus wird durch neue Befunde weiter in Frage gestellt.

Die beiden Forscher David J. Green und Zeresenay Alemseged haben 2012 in der Wissenschaftszeitschrift Science eine bemerkenswerte Untersuchung zum Schulterblatt von Australopithecus afarensis publiziert. Mit dieser Analyse wurde eine seit Jahrzehnten kontrovers diskutierte Frage zur Fortbewegung der Australopithecinen vermutlich entschieden. Es spricht vieles dafür, dass diese Tiere einen wesentlichen Teil ihres Lebens in Bäumen verbracht haben. Damit muss eines der tragenden Indizien für eine Übergangsstellung von Australopithecus fallengelassen werden.

Es war schon zuvor unbestritten, dass Australopithecus afarensis im Schulterbereich großaffenähnliche Merkmale besitzt. Manche Forscher aber interpretierten die Klettermerkmale einfach als funktionslose Überbleibsel von Vorläuferformen – eine recht willkürliche und kaum prüfbare Interpretation. Andere sahen in den großaffenähnlichen Merkmalen der oberen Extremitäten von Australopithecus eine Anpassung an eine Fortbewegung in Bäumen.

Das Schulterblatt (Scapula) ist ein Schlüsselknochen in der Beurteilung der Fortbewegungsweise von Primaten. Aber dieses Knochenelement ist fossil sehr selten und wenn nur bruchstückhaft erhalten. Mit der Entdeckung des Australopithecus afarensis-Teilskelettes von Dikika (DIK-1-1), Äthiopien, veränderte sich die Datenlage grundlegend. Man besitzt nun ein nahezu vollständig erhaltenes rechtes Schulterblatt eines juvenilen (kindlichen) Individuums von Australopithecus.

Die Untersuchung von Green & Alemseged (2012) zeigt, dass das Schulterblatt von Australopithecus eine vom Menschen Homo deutlich verschiedene großaffenähnliche Struktur besitzt (Verlauf des Knochenkamms auf der Rückseite des Schulterblattes und die Ausrichtung der Schultergelenkspfanne). Die Forscher konnten nachweisen, dass die Ausrichtung der Schultergelenkspfanne von „Lucy" nicht wie behauptet durch die geringe Körpergröße bedingt ist.

Arias-Martorell et al. (2012) haben in einer jüngsten Analyse das proximale (körpernahe) Ende des Oberarmknochens (Humerus) der lebenden Großaffen und Menschen sowie von Australopithecus afarensis untersucht. Es wurden signifikante Unterschiede zwischen diesen Lebewesen, die bisher nicht bekannt waren, festgestellt. Die proximale Humerusmorphologie des Menschen unterscheidet sich deutlich von der der Großaffen und von Australopithecus afarensis, wobei letztere dem Orang-Utan am ähnlichsten sind!

Interessant ist, dass bereits vor vier Jahrzehnten Forscher um Charles Oxnard anhand eines bruchstückhaft erhaltenen Schulterblatt von Australopithecus africanus und eines Teils eines Schlüsselbeines von „Homo" (Australopithecus) habilis zu ähnlichen Ergebnissen wie Green & Alemseged (2012) und Arias-Martorell et al. (2012) gekommen sind.

Schlussfolgerungen

Die großaffenähnliche Schulter von Australopithecus ist durch eine große morphologische Kluft von der menschenähnlichen Schulter des fossil frühesten nachgewiesenen echten Menschen Homo ergaster getrennt (vgl. Stufen des Menschen?). Die Schultermorphologie von Australopithecus bestätigt die Hypothese, dass diese fossilen Wesen sich nicht auf einem evolutionären Entwicklungsweg hin zum Menschen befanden, sondern ausgestorbene Großaffen repräsentieren, die in keinem historisch-verwandtschaftlichen Verhältnis zum echten Menschen stehen.

Eine ausführliche Darstellung der hier kurz zusammengefassten Befunde wird in Studium Integrale Journal Jg. 20, Heft 1 (voraussichtlich Juni 2013) veröffentlicht.

Literatur

Arias-Martorell J, Potau JM, Bello-Hellegouarch G & Pérez-Pérez AM (2012) 3D geometric morphometric analysis of the proximal epiphysis of the humerus of hominoids: Functional interpretation, locomotor evolution and variability. Am. J. Phys. Anthropol. 47, Suppl. 54, 85.

Green DJ & Alemseged Z (2012) Australopithecus afarensis scapular ontogeny, function, and the role of climbing in human evolution. Science 338, 514-517.

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Zuletzt von Eaglesword am Di 21 Jan 2014, 16:25 bearbeitet; insgesamt 1-mal bearbeitet


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Morphologie und Moleküle

Beitrag von Eaglesword am Mi 31 Jul 2013, 19:55

Folgende News finden Sie auch im Bereich Aktuelles/News.


20.07.13  Morphologie und Moleküle in scharfem Widerspruch

Unter der Annahme von Evolution war erwartet worden, dass Ähnlichkeitsbäume (Cladogramme), die auf „traditionellen“ anatomischen und morphologischen Merkmalen beruhen, mit Ähnlichkeitsbäumen harmonieren, die auf molekularen Daten basieren (also auf Sequenzvergleichen von Proteinen und Nukleinsäuren). In vielen Fällen haben jedoch molekulare Analysen sicher geglaubte traditionell begründete Verwandtschaftsverhältnisse in Frage gestellt. Moleküle und Morphologie passen oft nicht ohne weiteres zusammen. Eine besonders schwerwiegende Diskrepanz wurde unlängst bei den Eidechsenartigen beschrieben.

Als die ersten Cladogramme (baumförmige Darstellung von Ähnlichkeitsbeziehungen) auf der Basis von Proteinvergleichen verschiedener Arten veröffentlicht wurden, schienen sie die Ähnlichkeitsmuster der „klassischen“ Taxonomie zu bestätigen, denen morphologische (gestaltliche) und anatomische Merkmale zugrundeliegen. Moleküle (Proteine, DNA) und Morphologie passten zusammen, so wie es aus evolutionstheoretischer Perspektive auch erwartet worden war. Man sah darin eine Bestätigung, die Cladogramme als evolutionäre Abstammungsabfolgen zu interpretieren.

Bald aber tauchten auch Diskrepanzen auf, die Zusatzhypothesen und kompliziertere Erklärungen erforderten, um die Daten evolutionstheoretisch schlüssig interpretieren zu können. Es stellte sich heraus, dass molekulare Daten den klassischen Verwandtschaftsbeziehungen insbesondere der größeren systematischen Gruppen oft widersprachen (s. z. B. Richter & Sudhaus 2004; Valentine 2004, 115, 148; u. v. a.). Losos et al. (2012) berichten nun von einem Fall einer schwerwiegenden Diskrepanz zwischen morphologischen und molekularen Phylogenien, für deren Auflösung nach ihrer Einschätzung kein Schüssel in Sicht ist. Es geht dabei um die Ähnlichkeitsbeziehungen der Eidechsenartigen (Lacertilia) mit über 30 Familien und ca. 9000 Arten. Sie werden in die Leguanartigen (Iguania), Geckoartigen (Gekkota), Skinkartigen (Scincomorpha) und die Schleichenartigen (Anguimorpha) unterteilt. Nach traditioneller Sicht gabeln sich die Eidechsenartigen an der Basis in die Leguanartigen und die Scleroglossa, diese wiederum in die Geckoartigen und alle anderen Gruppen (siehe Abb. unter http://www.sciencemag.org/content/338/6113/1428/F1.large.jpg). Die Leguanartigen besitzen demnach viele anzestrale („ursprüngliche“) Merkmale. Doch widersprechen molekulare Daten, die in den letzten zehn Jahren gewonnen wurden, dieser Sicht massiv. Demnach befinden sich die Leguanartigen nämlich weit oben im Cladogramm bei den Schleichartigen und Schlangen. Dem auf morphologischen Merkmalen basierten Cladogramm liegt eine enorm große Datenbasis von 192 Arten und 610 variablen Merkmalen zugrunde, von denen 40% erst durch neue Untersuchungstechniken ermittelt wurden. Es war erwartet worden, dass die Verbesserung des morphologischen Datensatzes zu einer Annäherung an das molekular begründete Cladogramm führen würde, „doch die Daten hätten nicht widersprüchlicher sein können“ (Losos et al. 2012, 1429). Kein einziges relevantes Merkmal unterstützt die Position der Leguanartigen hoch im Cladogramm der Eidechsenartigen.

Welche Lösungsmöglichkeiten gibt es? Losos et al. (2012) stellen fest, dass bei widersprüchlichen Phylogenien einer der beiden Datensätze irreführend sein müsse. Zum einen könnten viele gemeinsame morphologische Merkmale konvergent oder durch Rückentwicklung entstanden sein. Dann würden die Ähnlichkeiten fälschlicherweise gemeinsame Abstammung vortäuschen. Das müsse man häufig annehmen. Doch in diesem Fall sei dies unwahrscheinlich, weil die anzunehmenden Rückentwicklungen viele funktionell verschiedene Teile der Anatomie betreffen, die zudem embryonal auf verschiedene Weisen entstehen. Außerdem haben die Leguanartigen verschiedene Lebensweisen, von großen Pflanzenfressern über ameisenfressende Krötenechsen bis zu gleitend sich fortbewegenden Formen. Diese Vielfalt spiegle kaum eine Anpassung an einen allgemeinen Lebensstil von Leguanartigen wider, so Losos et al.

Aber die Alternative, dass die molekularen Daten irreführend sind, scheitert an der Tatsache, dass nicht weniger als 44 protein-codierende Gene dem molekularen Cladogramm zugrundliegen, die alle in dieselbe Richtung weisen. Es sind zwar Fälle molekularer Konvergenzen bekannt, aber hier müsste ein unerklärbar hohes Ausmaß an Konvergenzen angenommen werden. "Wir sind mit einem Rätsel konfrontiert", konstatieren Losos et al.1 Wenn Konvergenzen derart tiefgreifend sind, welches Vertrauen könne man dann in Phylogenien fossiler Taxa haben, für die keine molekularen Daten verfügbar sind? Und akzeptiert man die morphologisch basierte Phylogenie, fehlt eine Erklärung für die molekularen Befunde.

Sollte dieser durch ausgesprochen zahlreiche Daten gestützte Befund ein Hinweis darauf sein, dass das evolutionäre Paradigma sich nicht bewährt? Jedenfalls entsteht das bisher unlösbare Rätsel nur deshalb, weil Evolution als Interpretationsrahmen nicht zur Disposition gestellt wird.

Literatur

Losos JB, Hillis DM & Greene HW (2012) Who speaks with a forked tongue? Science 338, 1428-1429.

Richter S & Sudhaus W (Hg, 2004) Kontroversen in der Phylogenetischen Systematik der Metazoa. Sitzungsbericht der Gesellschaft Naturforschen der Freunde zu Berlin. N.F. 43, 1-221. Buchbesprechung: www.wort-und-wissen.de/jg14/heft2/sij142-r.html

Valentine JW (2004) On the origin of phyla. University of Chicago Press.

Anmerkung

1 Eine mögliche (wenn auch unbefriedigende) Erklärung, die die Autoren selbst anführen, liegt in der Struktur des Baumes der molekularen Analyse (Abb. B unter http://www.sciencemag.org/content/338/6113/1428/F1.large.jpg), bei dem es sich um ein Phylogramm handelt, das im Gegensatz zum auf der Morphologie basierenden Cladogramm (Abb. A) nicht nur die Topologie, sondern auch die Astlängen zeigt. Die Linie zu den Leguanen in Abb. 1B ist sehr stark in die Länge gezogen im Vergleich zu allen anderen Ästen des Baumes. Bei solchen Mustern, die man auf unterschiedliche Evolutionsraten der Gene in verschiedenen Organismenlinien zurückführt, werden die Methoden der phylogenetischen Analyse leicht überstrapaziert oder deren Vorannahmen verletzt. Dies könnte bedeuten, dass die unerwartete Gruppierung der Leguane ein Artefakt der Analyse darstellt und dass daher diese molekularen Daten gar nicht in der Lage sind, die Beziehungen zu klären (immer unter der Annahme einer gemeinsamen Abstammung der Reptilien). Plausible Gründe für solche stark beschleunigten Raten sind zumindest in diesem Fall offenbar nicht bekannt. Der molekulare Baum sagt daher im Wesentlichen aus, dass Leguane von allen anderen Reptilien genetisch sehr stark abweichend sind.

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Zuletzt von Eaglesword am Di 01 Sep 2015, 23:33 bearbeitet; insgesamt 5-mal bearbeitet


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noch immer beschäftigt

Beitrag von Eaglesword am Mo 23 Sep 2013, 12:56

Laien wie Fachwelt gleichermaßen die Frage des genetischen Woher und Wie. Man mag sich über die Angebotspalette eines Verlages streiten oder mokieren, uns wird indes geraten, "das Brauchbare" zu "behalten", wenn wir "alles geprüft" haben. Dies ist keine christliche Erfindung, nein, sondern G'tt selbst fordert uns im Tanach zum Prüfen Seiner Selbst auf, Malaki (Maleachi) 3:10


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Fischfossilien

Beitrag von Eaglesword am Do 03 Okt 2013, 01:14

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Folgende News finden Sie auch im Bereich Aktuelles/News.


02.10.13  Fisch mit Gesicht stellt Abstammung auf den Kopf

Bestätigen neue Fossilfunde immer wieder Evolution? Der Fund eines Fischfossils aus dem oberen Silur Chinas stellt eine etablierte Abstammungsvorstellung auf den Kopf: Knochenfische sollen nun vor den Knorpelfischen entstanden sein. Das hätte allerdings evolutionstheoretisch zur Folge, dass ein knöcherner Kiefer zweimal unabhängig entstand oder dass die Entstehung der Knorpelfische mit zahlreichen Rückbildungen einherging. Beides ist nicht gerade plausibel.

Die Einschätzung, dass eine allgemeine Evolution der Lebewesen eine Tatsache sei, wird häufig damit begründet, dass neue Befunde sich immer wieder in das evolutionstheoretische Theoriegebäude einfügen ließen und aus Evolutionstheorien abgeleitete Vorhersagen sich erfüllten. So wird beispielsweise auf passende fossile Übergangsformen verwiesen. Tatsächlich aber entsprechen viele neue Fossilfunde jedoch gerade nicht den evolutionstheoretisch motivierten Erwartungen.

Ein jüngst entdecktes Fossil verlängert die Reihe evolutionstheoretisch völlig unerwarteter Formen. Von diesem Fund, der den Stammbaum der Wirbeltiere kräftig „durcheinanderwirbelt“ (http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/2266356/) berichteten Min Zhu und Kollegen von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in der Wissenschaftszeitschrift Nature. Es handelt sich dabei um das Fossil eines etwa 20 cm langen Fisches, der die etablierte Theorie über die stammesgeschichtlichen Beziehungen von Knochen- und Knorpelfischen komplett in Frage stellt (Zhu et al. 2013).

Bisher war man davon ausgegangen, dass Knorpelfische ähnlich den heutigen Haien Vorfahren der Knochenfische seien. Die beiden Gruppen bilden zusammen mit den ausgestorbenen Panzerfischen (Placodermi) und den Acanthodii die Kiefermäuler (Gnathostomata). Zu den Knorpelfischen gehören Haie, Rochen und Seekatzen. Sie besitzen keine Knochen; ihr Skelett ist aus Knorpel aufgebaut, der jedoch durch Kalkeinlagerung eine hohe Festigkeit erreicht, die die enorme Größe mancher Haie erlaubt. Richtiges Knochengewebe wird nur ganz selten bei großen alten Haien in den Wirbeln ausgebildet. Der Großteil der Fische (über 95% der Arten) hat dagegen ein knöchernes Skelett, das als evolutionäre Weiterentwicklung betrachtet wird. Im Kopfbereich besitzen die Knochenfische anders als die Knorpelfische feste Platten und hochentwickelte Kieferknochen, was den Fischen sozusagen ein „richtiges Gesicht“ verleiht. Dagegen besitzen die Knorpelfische im Schädelbereich nur winzige Schuppen.

Der Fund des neuen Fossils, das den Gattungsnamen Entelognathus erhielt, stammt aus dem oberen Silur der Yunnan-Provinz Chinas und wurde auf 419 Millionen Jahre datiert. Entelognathus ähnelt mit seiner knochigen Schulter- und Schädelpartie den Panzerfischen, die als frühe Abspaltung der Linie gelten, aus denen sich Knorpel- und Knochenfische entwickelt haben sollen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die neu entdeckte Art auch differenzierte Kieferknochen besaß, wie sie bisher nur von Knochenfischen bekannt sind, ein komplexes Arrangement kleinerer Knochen, die als Prämaxilla und Maxilla im Oberkiefer, als Dentale im Unterkiefer und als Wangenknochen bekannt sind (Zhu et al. 2013). Es handelt sich also um einen Fisch mit Gesicht, der damit der älteste bekannte Fisch mit Gesicht ist

Das hat weitreichende Folgen für die stammesgeschichtliche Einordnung: Entelognathus könnte zu einer Schwestergruppe der Panzerfische gehören oder eng mit dem letzten gemeinsamen Vorfahren von Knorpel- und Knochenfischen verwandt sein (siehe Abbildung http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/images_article/nature12690-f1.jpg). In jedem Fall kann der hochentwickelte Kiefer nicht mehr als Alleinstellungsmerkmal der Knochenfische angesehen werden. Der knöcherne Kiefer als Struktur könnte somit zweifach unabhängig (konvergent) entstanden sein. Oder aber, und dazu scheinen die Wissenschaftler zu neigen, die Schädelknochen sind in der Knorpelfisch-Linie wieder verlorengegangen, wenn die Knochenfische vor den Knorpelfischen entstanden sein sollen (Friedman & Brazeau 2013). Beide Möglichkeiten sind wenig plausibel – nicht umsonst wurde die Stammesgeschichte der beiden großen heute lebenden Fischgruppen bisher genau anders herum rekonstruiert: Knorpelfische vor Knochenfischen.

Unerwartete Funde und Evolution

Auf der Basis etablierter stammesgeschichtlicher Hypothesen war das neue Fossil mit der Kombination von Merkmalen aus Placodermen und Knochenfischen nicht vorhergesagt worden. Es erfordert die Annahme einer Umkehr der Evolutionsrichtung gegenüber den bisher favorisierten Hypothesen. Natürlich kann die (Re-)Konstruktion von Stammbäumen immer an neue Fossilfunde angepasst werden; Fossilien können die Evolution als konzeptionelle Vorgabe nicht „umstürzen“. Aber die Anpassung der Theorie an die Befunde erfordert, hier wie in vielen anderen Fällen, eine Verkomplizierung evolutionstheoretischer Hypothesen: Entweder muss eine zweimal unabhängige Entstehung von knöchernem Kiefer und Knochenplatten oder deren Verlust bei den Knorpelfischen angenommen werden. Man kann schwerlich behaupten, dass der neue Fund das evolutionäre Paradigma einmal mehr bestätigt hätte.

Literatur

Zhu M, Yu X et al. (2013) A Silurian placoderm with osteichthyan-like marginal jaw bones. Nature, doi:10.1038/nature12617
Friedman M & Brazeau MD (2013) A jaw-dropping fossil fish. Nature, doi:10.1038/nature12690



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Beitrag von Eaglesword am Do 24 Okt 2013, 17:31

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23.10.13  Molekulare Konvergenzen in unerwartetem Ausmaß

Dass ähnliche Strukturen bei Lebewesen unabhängig (konvergent) entstehen können, ist lange bekannt und die Beispiele dafür nehmen rasant zu, so dass es immer problematischer wird, anhand von Bauplanähnlichkeiten stammesgeschichtliche Beziehungen zu ermitteln. Die Ergebnisse einer groß angelegten Studie legen nahe, dass die Konvergenzen auch im molekularen Bereich erheblich sein können.

Man hat sich daran gewöhnt: Viele ähnliche morphologische Merkmale oder Fähigkeiten nicht näher verwandter Organismen sind mehrfach unabhängig entstanden. Dieses Phänomen wird als Konvergenz bezeichnet. Eigentlich gelten Bauplanähnlichkeiten als Hinweise auf gemeinsame Abstammung (man spricht dann Homologien), aber es gibt so viele Ausnahmen, dass strukturell homologe Ähnlichkeiten nicht mehr ohne weiteres als Belege für gemeinsame Abstammung gewertet werden können (viele Beispiele z. B. unter http://www.thegreatstory.org/convergence.pdf und www.mapoflife.org; vgl. Braun 2012)

Durch die taxonomische Forschung in der Biologie sind viele vormals als Homologien interpretierte Ähnlichkeiten durch Gewinnung neuer Daten zu Konvergenzen „mutiert“. Die Daten, die zu Neubewertungen führten, stammen oft (aber nicht nur) aus der Molekularbiologie. Sequenzvergleiche von Proteinen und Genen und neuerdings ganzer Genome ergaben in zahllosen Fällen Ähnlichkeitsbeziehungen, die sich deutlich von den Merkmalsmustern unterscheiden, die auf morphologischen Merkmalen beruhen. Heute weiß man, dass es verbreitet Konflikte „Morphologie versus Moleküle“ gibt. Da in Konfliktfällen den molekularen Daten in der Regel größeres Gewicht eingeräumt wird, müssen die widersprechenden morphologischen Merkmale konvergent entstanden sein.

Mittlerweile hat sich herausgestellt, dass Konvergenzen auch im molekularen Bereich in beträchtlichem Ausmaß vorkommen. So sind beispielsweise die Aminosäuresequenzen des Proteins Prestin, das beim Hörvorgang beteiligt ist und bei der Echoortung von Fledermäusen und Walartigen besondere Bedeutung hat1, bei diesen beiden Gruppen nahezu identisch. Wale und Fledermäuse erscheinen in einem auf Prestin-Daten basierenden Dendrogramm (Ähnlichkeitsbaum) daher als eine gemeinsame Gruppe2, obwohl beide Gruppen unter den Säugetieren sonst überhaupt nicht näher verwandt sind (Li et al. 2010; Liu et al. 2010). Nach den DNA-Sequenzdaten des Prestin-Gens gruppieren sich die Wale und Fledermäuse dagegen weitgehend gemäß dem ‚üblichen’ Arten-Stammbaum. Innerhalb der Fledermäuse passen auch die Nukleotid-Sequenzdaten nicht zu den sonst anerkannten Verwandtschaftsbeziehungen.

In einer groß angelegten Untersuchung ist eine Arbeitsgruppe um den Evolutionsbiologen Stephen Rossiter (Queen Mary, University of London) der Frage nachgegangen, ob weitere molekulare Konvergenzen bei Fledermäusen und Walen vorliegen (Parker et al. 2013). Beide Gruppen haben unter den Säugetieren nicht viel gemeinsam, mit einer Ausnahme: Sie haben anders als alle anderen Säuger ein ausgefeiltes Echoortungssystem, das mit ausgestoßenen Ultraschalllauten arbeitet und viele Gemeinsamkeiten aufweist.3 In der Studie der Arbeitsgruppe von Rossiter wurden tatsächlich weitere molekulare Konvergenzen nachgewiesen – zur Überraschung der Wissenschaftler in einem enormen Ausmaß. Knapp 200 Gene weisen konvergente Gemeinsamkeiten bei Walen und Fledermäusen auf, von denen viele mit der Echoortung direkt oder indirekt in Verbindung stehen – die Forscher hatten allenfalls ein Dutzend erwartet. Einige der konvergent veränderten Gene stehen im Zusammenhang mit dem Sehsinn; bei einer Reihe von ihnen ist die Funktion unbekannt oder die Beziehung zur Echoortung unklar.

Die Wissenschaftler nutzten die Genomdaten von sechs nicht näher verwandten Fledermäusen, von denen zwei keine Echoortung betreiben, außerdem vom Großen Tümmler und von weiteren Säugetierarten. Daraus ermittelten sie etwa 2300 Gene, die in allen diesen Arten in einfacher Ausführung (single copy) vorkommen, und verglichen diese untereinander. Auf diese Weise gelangten sie zum genannten Ergebnis von knapp 200 Genen, die unabhängig voneinander in derselben Weise (konvergent) verändert waren.

Dieses enorme Ausmaß konvergenter Veränderungen stößt auf allgemeine Überraschung. Zuvor war aus evolutionstheoretischer Sicht erwartet worden, dass die molekularen Grundlagen der Echoortungssysteme der beiden so verschiedenen Säugergruppen ganz verschieden sein müssten, da Mutationen als „Rohmaterial“ für evolutionäre Neuheiten richtungslos erfolgen. Für eine gleichsinnige Änderung auf breiter Front können keine plausiblen Ursachen angegeben werden. Gewöhnlich wird bei konvergenter Ähnlichkeit auf gleichartige Selektionsdrücke als Ursache verwiesen, doch zum einen handelt es sich dabei generell um eine notwendige, nicht aber hinreichende Voraussetzung für gleichartige Veränderungen. Hier kommt zum anderen das schiere Ausmaß gleichsinniger Abwandlungen hinzu. Joe Parker, Erstautor der Veröffentlichung der erstaunlichen Ergebnisse, kommentiert: „Wir wissen, dass natürliche Auslese eine wirkungsvolle Triebfeder der Evolution von Gensequenzen ist, doch der Nachweis von so vielen Beispielen, wo sie nahezu identische Resultate bei den Gensequenzen bei Tieren ohne jede Verwandtschaft verursacht, ist erstaunlich.“

Die Tatsache, dass molekulare Konvergenzen verbreitet sein können, bringt ein Problem mit sich, das von den morphologischen Konvergenzen längst vertraut ist: Ähnlichkeiten, die nach üblichen Kriterien als homolog interpretiert werden, können nicht sicher als Indikatoren für die Existenz gemeinsamer Vorfahren gewertet werden bzw. sie können irreführend sein, wenn man dies doch tut. Der Genetiker Todd Castoe wird mit den Worten zitiert, dass derzeit keine Handhabe zur Verfügung stünde, wie man mit dieser Situation umgehen kann (http://news.sciencemag.org/biology/2013/09/bats-and-dolphins-evolved-echolocation-same-way#disqus_thread). Er äußert allerdings Bedenken wegen der Untersuchungsmethode, die nur indirekte Hinweise auf das Vorliegen von molekularen Konvergenzen erlaubt. Hier können weitere Untersuchungen aber Aufschluss geben.



Literatur

Braun HB (2012) Warten auf einen neuen Einstein. Stud. Int. J. 19, 12-19.

Li G, Wang J, Rossiter SJ, Jones G, Cotton JA, Zhang S (2008) The hearing gene Prestin reunites echolocating bats. Proc. Natl. Acad. Sci. 105, 13959-13964.

Li Y, Liu Z, Shi P & Zhang J (2010) The hearing gene Prestin unites echolocating bats and whales. Curr. Biol. 20, R55-R56.

Liu Y, Cotton JA, Shen B, Han X, Rossiter SJ & Zhang S (2010) Convergent sequence evolution between echolocating bats and dolphins. Curr. Biol. 20, R53-R54.

Parker J, Tsagkogeorga G, Cotton JA, Liu Y, Provero P, Stupka E & Rossiter SJ (2013) Genome-wide signatures of convergent evolution in echolocating mammals. Nature, doi:10.1038/nature12511

Teeling EC (2009) Hear, hear: the convergent evolution of echolocation in bats? Trends Ecol. Evol. 24, 351-354.

____________________________

1 Prestin wird beim Hörvorgang benötigt und codiert für ein Transmembran-Motorprotein, welches das elektrisch vermittelte Bewegungsvermögen der äußeren Haarzellen in der Schnecke steuert und damit für die Sensitivität der Schnecke im Säugerohr verantwortlich ist. Es scheint von besonderer Bedeutung für die Wahrnehmung höherer Frequenzen und für selektives Hören zu sein; beides ist für die Echoortung wichtig (Teeling 2009, 353; Li et al. 2008, 13959).

2 „Bei der aktuellen Untersuchung wurden auch echoortende Zahnwale einbezogen, und basierend auf der Sequenz von Prestin, bestanden mehr Ähnlichkeiten zwischen den echoortenden Fledermäusen und Walen, als zwischen den nicht-echoortenden, aber viel näher verwandten Fledermausarten. Dies legt nahe, dass die Veränderungen des Prestinproteins wichtig sind für ein funktionstüchtiges Echoortungssystem.“ (http://www.science-meets-society.com/wissenschaftsnews/die-konvergenz-der-echoortung/)

3 „Doch die Mechanismen der Echoortung ähneln sich stark. Trotz so unterschiedlicher Erfordernisse, wie eine Anpassung an die Dichteunterschiede der Medien wie Luft und Wasser und auch der überbrückten Distanz, von einigen Metern bei Fledermäusen zu mehreren hundert Meter bei Delphinen, finden sich beeindruckende Übereinstimmungen in den anatomischen Bausteinen, die für die Verarbeitung der Echosignale zuständig sind.“ (http://www.science-meets-society.com/wissenschaftsnews/die-konvergenz-der-echoortung/)

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Re: wissenschaftliche Hintergründe zum Ursprung des Lebens

Beitrag von Eaglesword am Di 12 Nov 2013, 01:14

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06.11.13  Gliederfüßergehirn: Von Beginn an „modern“

Einmal mehr zeigt sich, dass Organe von Tieren, die während der „Kambrischen Explosion“ fossil auftauchen, in ihrer Komplexität heutigen Formen gleichen, diesmal beim Gehirn eines Gliederfüßers aus Chengjiang (Südwestchina) mit spinnentypischer Struktur.

Vergleichende Studien und Fossilfunde haben in der jüngeren Vergangenheit wiederholt nahegelegt, dass unter evolutionstheoretischen Voraussetzungen eine früh etablierte große Komplexität von Organen angenommen werden muss und dass sich deren Bau bis heute nicht mehr wesentlich verändert hat. Beispiele aus jüngerer Zeit sind das Gehirn von Fliegen (Strausfeld & Hirth 2012), das Nervensystem von Gliederfüßern (Ma et al. 2012) oder Komplexaugen (Lee et al. 2011). Erst kürzlich stellte sich heraus, dass das Gehirn des kambrischen Krebses Fuxianhuia in Proto-, Deutero- und Tritocerebrum gegliedert ist – genauso wie bei vielen heute lebenden Höheren Krebsen und Insekten. Nun bestätigt ein weiterer Gliederfüßer aus der Zeit der „Kambrischen Explosion“ (kambrische Explosion) die frühe Etablierung eines modernen Gliederfüßer-Gehirns von Beginn der Fossilüberlieferung der betreffenden Tiergruppe an. Es handelt sich dabei um Alalcomenaeus sp. aus der berühmten unterkambrischen der Chengjiang-Lagerstätte in Südwestchina (Alter: ca. 520 Millionen radiometrische Jahre). Gengo Tanaka  (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Yokosuka) und Mitarbeiter beschrieben dieses Fossil kürzlich in einem Nature-Artikel.

Der fossile ca. 3 cm lange Gliederfüßer gleicht einigen typischen Vertretern der damaligen Fauna. Sein Körper ist segmentiert und das Tier besitzt ein Dutzend Beinpaare mit leicht verbreiterten Anhängen, die sowohl ein Krabbeln auf dem Meeresgrund als auch das Schwimmen ermöglichten. Erhalten sind auch paarige Augen mit einem Durchmesser von je 0,75 mm und zusammengesetzt aus 15 mm großen Facetten. Am Kopf trug das Tier zwei mit großen Klauen ausgestattete Anhänge, aufgrund derer es zu den Megacheira („große Hände“) gestellt wird.

Bei Fossilien ist es allerdings schwer zu entscheiden, ob die Scheren vom Krebstyp oder vom Spinnentyp sind. Die Scheren beider Gruppen sind zwar ähnlich, entstehen ontogenetisch aber auf verschiedene Weisen und entsprechen verschiedenen Körperteilen. Bei Alalcomenaeus half jedoch die spinnentypische Struktur des Gehirns, eine Entscheidung bezüglich der Zugehörigkeit zu treffen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die großen, paarigen Scheren vom gleichen Hirnteil kontrolliert wurden wie bei den heutigen Spinnentieren (Webspinnen, Weberknechte, Skorpione und Milben) und Pfeilschwanzkrebsen, die als Kieferklauen- oder auch Scherenträger (Chelicerata) zusammengefasst werden. Somit ist klar, dass die Megacheira als die bislang ältesten bekannten Vorfahren der heutigen Spinnentiere angesehen werden können.

Mittels Computertomografie und einer Laser-Scanning Technik konnten Tanaka et al. (2013) die Anatomie des Nervensystems von Alalcomenaeus genau untersuchen – dank der sehr guten Erhaltung des Fossils. Der Urzeit-Gliederfüßer aus dem Kambrium ist so gut erhalten, dass sein Gehirn und Nervensystem weitgehend intakt konserviert sind. Dabei zeigten sich große Ähnlichkeit mit Gehirn und Nervensystem der heutigen Cheliceraten („Scherenträger“). Die Ähnlichkeiten betreffen die Anordnung der paarigen optischen Neuropile (Sehzentrum), das Gehirn (eine Art Vorhirn sowie ein aus vier Nervenknoten verschmolzenes Gehirn) und die Ganglien (Tanaka et al. 2013, 364).

Einmal mehr zeigt sich, dass Organe von Tieren, die während der „kambrischen Explosion“ fossil auftauchen, in ihrer Komplexität heutigen Formen gleichen. Mit Alalcomenaeus und Fuxianhuia sind nun aus Chengjiang Fossilien überliefert, deren Gehirn modernen Vertretern der beiden Hauptgruppen der Gliederfüßer ähnelt. Die Autoren stellen fest: „Alalcomenaeus und Fuxianhuia protensa zeigen, dass die beiden Hauptkonfigurationen des Gehirns, wie wir sie bei modernen Gliederfüßern kennen, nämlich der Chelicerata und Mandibulata, im frühen Kambrium evolviert waren.“1 Damit ist auch klar, dass diese beiden Gruppen bereits im Unterkambrium getrennt waren, denn Alalcomenaeus und Fuxianhuia lebten gleichzeitig, sind aber den beiden verschiedenen Gruppen zuzuordnen.

Anmerkung

1 „Alalcomenaeus and Fuxianhuia protensa demonstrate that the two main configurations of the brain observed in modern arthropods, those of Chelicerata and Mandibulata, respectively, had evolved by the early Cambrian“ (p 364). Zu den Mandibulata gehören Krebse, Insekten und Tausendfüßer; sie gehören zusammen mit den Chelicerata zu den Gliederfüßern.

Literatur

Lee MSY, Jago JB, García-Bellido DC, Edgecombe GD, Gehling JG & Paterson JR (2011) Modern optics in exceptionally preserved eyes of Early Cambrian arthropods from Australia. Nature 474, 631-634.

Ma X, Hou X, Edgecombe GD & Strausfeld NJ (2012) Complex brain and optic lobes in an early Cambrian arthropod. Nature 490, 258-261.

Strausfeld NJ & Hirth F (2012) Deep Homology of Arthropod Central Complex and Vertebrate Basal Ganglia. Science 340, 157-161.

Tanaka G, Hou K, Ma X, Edgecombe GD & Strausfeld NJ (2013) Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod. Nature 502, 364-367.

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