Evolution: Das Super-Duper Big Stuff

Es gibt nichts, was dem Evolutionsprozess durch natürliche Selektion innewohnt, der notwendigerweise zu einer Zunahme der Komplexität im Laufe der Zeit führt. In der Tat, entlang einiger Zweige des Lebensbaums, gab es wahrscheinlich eine sehr geringe Zunahme der Komplexität für Milliarden von Jahren. Aber entlang anderer Zweige dieses großen Lebensbaums sehen wir Trends wie eine Zunahme der Körpergröße, eine Zunahme der Anzahl verschiedener Zelltypen, eine Zunahme der Anzahl von Protein-kodierenden Genen und eine Zunahme der Gesamtgenomgröße.

Immer wieder sehen wir solche Trends, die die Biologen John Maynard Smith und Eors Szathmary als den wichtigsten Übergang in der Evolution bezeichnet haben.

Mein Kollege Carl Bergstrom und ich besprechen diese wichtigen Übergänge ausführlich in unserem Lehrbuch Evolution (WW Norton, 2012), aber kurz zusammengefasst:

1. Der Ursprung von sich selbst replizierenden Molekülen.
2. Der Ursprung der ersten Zellen.
3. Die Entstehung von komplexeren (eukaryotischen) Zellen, die einen Kern und eine Reihe von Organellen enthalten, die in einer Membran untergebracht sind.
4. Die Entwicklung der sexuellen Fortpflanzung (von asexueller Fortpflanzung).
5. Die Evolution mehrzelliger Organismen aus einzelligen Vorfahren.
6. Die Evolution von Keimzellen, eine spezialisierte Linie von Zellen, die zu Gameten wurden.
7. Die Entwicklung von Gruppen, einschließlich der Entwicklung extremer Sozialität, wie sie bei einigen Arten von Bienen, Ameisen und Wespen mit ihrer Arbeitsteilung und sterilen Kasten zu beobachten ist.

Es könnte scheinen, dass jeder dieser Hauptübergänge einzigartig ist. Und tatsächlich waren einige, wie der Ursprung des genetischen Codes und die Evolution der eukaryotischen Zellen, einzigartige Ereignisse. Andere Übergänge, wie die Entwicklung der Vielzelligkeit und die Entwicklung des Gruppenlebens, haben sich unabhängig voneinander unzählige Male entwickelt. Ungeachtet dessen, ob ein wichtiger Übergang einmal oder mehrmals stattgefunden hat, stellen Evolutionsbiologen die Hypothese auf, dass viele der großen Übergänge in der Evolution die Kooperation zwischen ehemals konkurrierenden Entitäten beinhalten. Es gibt zwei Möglichkeiten, die bei großen Übergängen auftreten können:

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Individuen geben die Fähigkeit auf, unabhängig zu reproduzieren, und sie schließen sich zusammen, um eine größere Gruppe zu bilden, die die Reproduktion teilt. Zum Beispiel, früh in der Geschichte des Lebens, unabhängig replizierende Moleküle innerhalb einer Membran zusammengefügt, um Proto-Zellen zu bilden. Später, entlang zahlreicher Zweige am Baum des Lebens, vereinten sich einzellige Organismen zu mehrzelligen Lebewesen. Einzelne Individuen begannen in kolonialen Gruppen zusammenzuleben, manchmal gaben sie sogar die Möglichkeit der unabhängigen Vermehrung auf, wie wir es bei vielen Arten sozialer Insekten sehen. In jedem dieser Fälle schlossen sich ehemals autonome, wettbewerbsfähige Einheiten zusammen und teilten ihr reproduktives Schicksal. Star Trek-Fans – denkt Borg.

Sobald sich die Individuen in Gruppen auf höherer Ebene zusammentun, können sie die Vorteile aus der Zusammenarbeit nutzen, die sich aus Skaleneffekten und Spezialisierungseffizienz ergeben . Skaleneffekte entstehen, wenn Gruppen eine Aufgabe effizienter erfüllen können als einzelne Individuen. Effizienzen der Spezialisierung entstehen dadurch, dass Gruppen, die kollektiv an einer Aufgabe beteiligt sind, von einer Arbeitsteilung profitieren können, die es verschiedenen Personen erlaubt, sich auf verschiedene Aufgaben zu spezialisieren. Zum Beispiel sehen wir die Vorteile von Skaleneffekten und Effizienz der Spezialisierung, wenn wir mehrzellige Organismen mit ihren einzelligen Gegenstücken vergleichen.

Die großen Veränderungen – die großen Übergänge in der Geschichte des Lebens auf unserem Planeten – betreffen auf die eine oder andere Weise die Entwicklung der Zusammenarbeit.

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Zusätzliche Lektüre: Maynard Smith, J. und E. Szathmary. 1997. Die wichtigsten Übergänge in der Evolution. Oxford University Press, New York.