Systemtheorie der Evolution

Die Systemtheorie der Evolution geht davon dass lebende Organismen offene Systeme im Sinne Thermodynamik sind die in einem Fließgleichgewicht mit ihrer Umwelt stehen. Sie zeichnen sich dadurch aus die Gleichgewichtszustände vieler Faktoren innerhalb der Lebewesen deutlich von den Gleichgewichtszuständen der Umgebung unterscheiden. Beispiel ist die oft weit über der liegenden und im Gegensatz zu ihr konstant Körpertemperaturen der meisten Säugetiere. Auch abiotische Systeme weitab vom Gleichgewicht ablaufen wie die Belusov-Zhabotinsky-Reaktion besondere Eigenschaften und gewisse Formen von Selbstorganisation die Oszillation.

Die Systemtheorie widmet sich insbesondere auch Phänomenen die durch die klassische neodarwinistische Evolutionstheorie nicht hinreichend erklärt werden beispielsweise

• der Entstehung tiefgreifender Änderungen im Grundbauplan ( Makroevolution ). Riedl ( 1975 ):

Ein Konzept der Phylogenie (...) das auf kurzsichtiger Auswahl gelegentlicher Zufallsfehler in der Transmission Bauvorschriften beruht muß (...) dort versagen wo entstehende Gesetzmäßigkeit gewaltige eternale Formen annimmt. Diesen Mechanismus nicht zu kennen bildet eine Lücke Konzept

• der Koevolution also der parallelen Evolution von abgestimmten Merkmalen bei sehr verschiedenen Arten beispielsweise Symbiosen

Der Begriff der Selektion wird in der Systemtheorie kritisch hinterfragt. zu Darwins Zeiten noch vom survival of the fittest ausgegangen wurde muss man tatsächlich davon dass Lebewesen dann überleben wenn sie hinreichend was nicht unbedingt optimal bedeutet - angepasst Zudem reicht es nicht aus nur einzelne zu betrachten. Vielmehr kommt es auf das "Lebewesen in seiner Umwelt" an. Beispielsweise können in der Ontogenese zur Entwicklung von Merkmalen aber auch Beibehaltung von Merkmalen führen die für das Individuum eher hinderlich sind. Da die Selektion das Gesamtsystem Lebewesen einwirkt ergibt sich eine von Gesamtnutzen und Gesamtkosten analog zur Ökonomie . Individuen und Populationen haben Selektionsvorteile sowohl wenn sich der Gesamtnutzen erhöht als auch wenn die Gesamtkosten des Systems sinken. Damit die Wahrscheinlichkeit dass biologische Systeme komplexer werden sich durch vielfältige Rückkopplungen und Mehrfachnutzen von auszeichnen.

Die Systemtheorie berücksichtigt dass die Ausprägung Merkmalen nicht allein durch die DNA-Sequenz eines bedingt ist sondern ein Ergebnis einer komplexen vieler Faktoren des Gesamtsystems Lebewesen im Zuge Ontogenese. Dabei wirken nicht nur genetisch festgelegte der direkten Erbinformation sowie der Steuerung durch der Genregulation (Riedl: epigenetisches System ) und von Stoffgradienten innerhalb eines Organismus teilweise auch externe Faktoren wie die Temperatur die Einwirkung chemischer Stoffe während der Embyronalentwicklung. Summe der in der Embryogenese wirkenden Faktoren auch als epigenetische Landschaft bezeichnet.

Durch diese Betrachtung der komplexen Systemzusammenhänge erklärbar werden warum bestimmte Entwicklungsstadien der Ontogenese der Phylogenese rekapitulieren sollen (siehe auch die veraltete Biogenetische Grundregel ). Nach der klassischen Theorie dürften diese auftreten da sie unnütz wären. Systemtheoretisch ergeben durch die Komplexität der ontogenetischen Entwicklung jedoch die - ähnlich wie Attraktoren in der - nicht ohne weiteres verlassen werden. Damit die Evolutionsbahnen teilweise dem reinen Zufall entzogen. Entwicklungskanäle ergänzen das der synthetischen Theorie entstammende konvergenter Selektionsdrücke bei der Erklärung von Konvergenzen analoger Organe . In Analogie zur Chaostheorie kann wiederum Verlassen der Entwicklungskanäle bereits durch kleine Ursachen und zu massiven Änderungen führen (=>Makroevolution).

Die Systemtheorie berücksichtigt auch dass die Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese nicht als "Eine DNA-Sequenz - ein verstanden werden darf. So gibt es Merkmale durch das Zusammenspiel vieler Gene (und Polypeptide) (Polygenie) aber auch Gene die mehrere Merkmale beeinflussen (Polyphänie oder Pleiotropie) (Riedl: Die Adaptierung einer Funktionseinheit wird darum nicht auf eine günstige Chance sondern sogar auf Häufung günstiger Chancen zu warten haben ). Es gibt zudem auch multifaktorielle Merkmale Ausprägung nicht nur polygen sondern auch durch bedingt ist. Eine besondere Rolle spielen Gene für die Genregulation zuständig sind. So reguliert das Gen Paxx6 bei Drosophila melanogaster mehr als 2000 Genloci. Solche Mastergene können die Gesamtkosten des Lebewesen deutlich senken.

Makroevolutive Veränderungen können so durch solche an Regulatoren und Strukturgenen verstanden werden die ganzes Spektrum von phänotypischen Veränderungen infolge der von Genexpressionsmustern bedingen. Diese Mutationen verändern also gesamte System. Wie tiefgreifend bereits einfache Änderungen können haben Experimente an Schlammspringern einer halbamphibisch Mangrovesümpfen lebenden Fischgruppe gezeigt. Nach mehrmonatiger Behandlung dem Hormon Tyroxin ergaben sich u.a. folgende die Brustflossen wurden zu beinchenartigen Extremitäten die wurde dicker die Kiemen wurden verkleinert die nahm zu. Im Endergebnis wurde die Abwesenheit Wasser deutlich länger ertragen als ohne Behandlung. dazu: In vielen Genotypen schlummern Potenzen die wie den aufgeführten Fällen erst durch adäquate Umweltreize werden. Andererseits können auch geringfügige genotypische Veränderungen bestimmten Bedingungen recht dramatische Effekte hervorrufen. Diese Entwicklungspotenzen werden auch Präadaptation genannt ausgedrückt eine Anpassung bevor ein Selektionsdruck überhaupt

Eine Präadaptation kann auch deshalb vorhanden weil viele Merkmale eine Doppel- oder Mehrfachfunktion können. So musste die Evolution von Federn und Flügel bei Vögeln nicht unbedingt parallel koordiniert ablaufen. Federn bereits vor der Entwicklung des Vogelflugs bei Dinosauriern vorhanden gewesen und dienten der Wärmeisolierung. Fossilfunde lassen eine Reihe von Zwischenstufen von zu komplex aufgebauten Federn bei eindeutig bodenbewohnenden erkennen. Mit der Evolution des Flügels konnten dann zugleich dem Fliegen dienen.

Die Präadaptation hat durch die Entdeckung alternativen Splicings sowie der Introns und Exons eine zusätzliche molekulargenetische Grundlage gefunden. Insbesondere das alternative Splicing ein Paradebeispiel für Mehrfachfunktion an sich und durch Neukombination bereits "erprobter" DNA-Code-Abschnitte eine rasche neuer Proteine ohne Änderung des DNA-Primärcodes. Berücksichtigt dass - etwa beim Menschen - weit 90 Prozent der DNA nicht direkt für codieren so wird deutlich welche Menge an vorliegt die prinzipiell für die Entstehung neuer bereits durch geringe Änderungen der DNA im der Genregulation aktivierbar ist.

Siehe auch Evolutionstheorie

Bücher zum Thema Systemtheorie der Evolution

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