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Artbildung oder Artbildung ist die Entstehung neuer (biologischer) Typen von Bevölkerungen bestehender Arten. Es ist eines der wichtigsten Forschungsgebiete innerhalb der Evolutionsbiologie. Charles Darwin stellte 1859 den Speziationsprozess in den Mittelpunkt seiner Theorie und so lautet der Titel seines wichtigsten Werkes "Die Entstehung der Arten". Um 1900 geriet der Artbildungsprozess als Forschungsgegenstand etwas in den Hintergrund, da die Entdeckungen von Gregor Mendel machte darauf aufmerksam, wie Unterschiede zwischen Individuen durch die Gene wurden an die Nachwelt weitergegeben. Danach (1936 - 1947) formuliert Ernst Mayr das synthetische Evolutionstheorie ("moderne Synthese") wobei der Schwerpunkt auf der Art und Weise lag, in der natürliche Selektion Veränderungen innerhalb von Populationen und Individuen durch die Gene weitergegeben wurden. Seit der Jahrhundertwende steht der Artbildungsprozess wieder im Mittelpunkt.
Es gibt vier Arten, auf denen Arten entstehen können, bei denen die Geographie eine große Rolle spielt:
Darüber hinaus kann die Artbildung künstlich durch Tierzucht, durch künstliche Kreuzung von Pflanzen oder durch Laborversuche erfolgen. Es gibt viele Beispiele für all diese Arten der Artbildung.[1][2]
Beispiele
Indirekte Hinweise auf Artbildung finden sich an Orten, an denen viele verwandte Arten (a Artenschwarm), die mit Sicherheit einen gemeinsamen Vorfahren haben. Ein Prozess, bei dem verschiedene geographische Artbildungsprozesse stattgefunden haben, wird als . bezeichnet adaptive Strahlung.
Weitere direkte Beweise wurden von der Anbau von Pflanzen und Tieren und in Laborversuchen.
Darwinfinken
Das Darwinfinken das inspirierte Charles Darwin stark, die Evolutionstheorie eines solchen Artenschwarms zu entwickeln. Sie sind acht verwandte Arten Singvögel die auf der occur auftreten Galapagos Inseln. Hierzu wird noch viel geforscht. Mit einer Kombination aus morphologisch, ökologisch, ethologisch und molekulargenetisch Forschungen klären Podos und seine Mitarbeiter, wie diese Vögel tatsächlich von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen und wie Artbildung durch inkrementelle Veränderungen der Schnabelform erfolgen kann, die wiederum die Fähigkeit beeinflussen, bestimmte Geräusche zu erzeugen, die es Vögeln mit der gleichen Schnabelform ermöglichen, mit jedem zu interagieren andere im Laufe der Zeit als Spezies erkennen und reproduktiv isoliert Vögel mit abweichender Schnabelform und abweichendem Gesang schlagen.[3]
Rhagoletis pomonella in Nordamerika
Ein schönes Beispiel für sympatrische Artbildung liefert Rhagoletis pomonella. Diese Fliege legt ihre Eier in die Bäume und Sträucher des Rosenfamilie einschließlich der Weißdorn im Nordamerika. Verschiedene Populationen haben verschiedene Arten von Beerensträuchern und Bäumen, auf denen sie parasitieren. Wenn der Apfel Im 19. Jahrhundert aus Europa importiert, entstand eine auf den Apfel spezialisierte Sorte der Fliege. Es scheint jetzt, dass diese Rasse Weißdorn nicht mehr als Ort zum Eierlegen bevorzugt und umgekehrt. Genforschung zeigt, dass sechs von dreizehn Ort für ein bestimmtes Enzym in der Apfelsorte der Fliege deutlich unterschiedlich. Diese Unterschiede sind auch mit einem unterschiedlichen Zeitpunkt der Paarungszeit dieser Fliegen verbunden. Die Weißdornsorte der Fliege reift später in der Saison und braucht auch länger, um zu reifen.[4]
Laborexperimente
Inzwischen wurde eine Vielzahl von Laborexperimenten durchgeführt, die zeigen, dass bei relativ kurzlebigen Organismen Artbildungsprozesse im Labor sichtbar gemacht werden können. Eines der am besten dokumentierten Experimente wurde bereits in den 1980er Jahren durchgeführt. William Rice und G. W. Salz gezüchtete Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) in einer Art Labyrinth, in dem die Insekten zwischen verschiedenen wählen konnten Lebensräume wie Licht oder Dunkelheit und Nässe oder Trockenheit. Jede Generation wurde in das Labyrinth gelegt und die Gruppe von Fruchtfliegen, die aus zwei der acht Öffnungen hervorgingen, wurden jeweils getrennt. Nach 35 Generationen wurde festgestellt, dass die beiden Gruppen (mit ihren Nachkommen) reproduktiv voneinander isoliert waren. Sie Pferde nur mit Fliegen, mit denen sie die gleiche Habitatpräferenz teilten.[5]
Speziation durch Hybridisierung und Polyploidie
Polyploidie (das Phänomen, dass es pro Chromosom mehrere homologe Chromosomen im Zellkern gibt) ist ein Mechanismus, der eine schnelle Form von sympatrische Artbildung. Biene Samenpflanzen ist wahrscheinlich 2 bis 4% der durch Polyploidie verursachten Artbildungsprozesse, in Farne 6% und bei blühende Plfanzen ungefähr 15%.[6][7]
Hybridisierung kann auch zur Artbildung führen. Ein Hybrid (oder Mischling) führt manchmal zu a Phänotyp die besser an die Lebensbedingungen angepasst ist als ihre Vorfahren. Durch natürliche Selektion diese Genkombination überwiegt. Dieser Prozess wurde ausführlich an Schmetterlingen der Gattung untersucht Heliconius.[8] Es gibt viele andere Beispiele für Hybridisierungsspeziation. Zum Beispiel entsteht jetzt im deutschen Teil des Rheins eine neue Bevölkerung Groppen die als Hybrid zwischen einer Art aus der Schelde (de Dickkopf, Cottus-Perifretum) und eine ursprünglich im Rhein (und Nebenflüssen und Bächen) vorkommende Art, die Bach Stierkopf (Cottus rhenanus).[9]. Ein weiteres Beispiel für (unerwünschte) Artbildung durch Hybriden betrifft die weißköpfige Ente. Naturschützer befürchten, dass die weißköpfige Ente kann aus Europa verschwinden, weil Hybriden mit dem Out entstehen Nordamerika importiert roter stacheliger Schwanz. Diese Hybriden könnten zusammen mit dem rötlichen Stachelschwanz die Oberhand gewinnen und die Weißkopfente aussterben lassen.
Speziationsrate
In kleinen Populationen kann die Artbildung viel schneller erfolgen als in großen Populationen, da sich eine Mutation viel schneller in der Population ausbreitet. Kleine Populationen entstehen, wenn eine Ansammlung von Organismen vom Rest der Population isoliert wird. Wenn diese Mutation ein neues schafft Anpassung das einen Vorteil bietet, kann sich die kleine Population dann ohne dieses Merkmal schnell auf Kosten von Artgenossen ausbreiten (siehe: adaptive Strahlung). Das Ergebnis ist, dass große Evolutionsschritte manchmal relativ schnell gehen. Schnell bedeutet in Zehntausenden oder Hunderttausenden von Jahren. Diese Perioden wechseln sich mit langen Perioden (Millionen von Jahren) ab, in denen sich eine große Population kaum ändert. Dieser Prozess wurde von amerikanischen Paläontologen postuliert Niles Eldredge (1943) und Stephen Jay Gould (1940–2002) und wird unterbrochenen Gleichgewichts erwähnt. Diese Theorie liefert eine schöne Erklärung dafür, dass fossile Zwischenprodukte in vielen Fällen selten sind. Bei einer kleinen, relativ kurzlebigen Population ist die Chance, dass versteinerte Überreste erhalten bleiben, geringer als bei einer großen, stabilen Population.[10][11]