9. Homologie und Analogie
Raum 2 1 und 3 1  Skelett einer Robbe (Rosensteinmuseum) |
 Skelett eines Delfins (Rosensteinmuseum) |
Der Knochenbau der Gliedmaßen aller Wirbeltiere ist ähnlich. Die Einzelknochen lassen sich von der Anzahl und der relativen Lage zueinander gegenseitig zurodnen.
1. Zeichne das Skelett der Vordergliedmaßen eines Bären und benenne die Knochen.
2. Vergleiche jeweils mit den entsprechenden Knochen des Bären: Gemeinsamkeiten und Unterschiede
a. das gesamte Skelett der
Hintergliedmaßen eines Kängurus
b. die Handknochen eines Bussards
c. die Fingerknochen eines Flugsauriers
d. die Fingerknochen eines Paarhufers
e. die Fingerknochen des ausgestorbenen
Waldelefanten (identisch mit denen der heutigen Elefanten)
Da bspw. alle Landwirbeltiere von einem gemeinsamen, amphibienähnlichen Vorfahren abstammen, sind ihre Gliedmaßenskelette Abwandlungen dieses Ur-Bauplanes: Homologie. Dabei kann die Funktion sich völlig gewandelt haben, wie bspw. bei den Handknochen des Bussards.
Ein Merkmal einer Art, welches in der Evolution neu entstanden ist und welches alle Arten aufweisen, die aus dieser Ur-Art entstanden sind, ist die Grundlage zu einer Zuordnung in einer gemeinsamen Verwandtschaftsgruppe. Solch ein Merkmal nennt man Synapomorphie, es ist bei allen Arten dieser Verwandtschaftsgruppe homolog und die Verwandtschaftsgruppe nennt man monophyletisch. Auf Synapomorphien beruht die phylogenetische Kladistik, also das natürliche System der Organismen, das sich auf stammesgeschichtliche Verwandtschaft durch die Herkunft von einem gemeinsamen Vorfahr gründet.
Eine Zusammenfassung der gleichwarmen Wirbeltiere, die Säugetiere und der Vögel, wäre aber eine polyphyletische Gruppe, da es keinen gemeinsamen Vorfahr gibt: die Säugetiere und die Vögel sind nacheinander aus Reptilien entstanden. Das Merkmal "gleichwarm" (Homoiothermie) ist also analog bei Vögeln und Säugetieren, es hat sich zwei mal unabhängig voneinander in der Evolution entwickelt. Paraphyletische Gruppen schließlich stammen zwar von einer Stammart ab, umfassen aber nicht alle Nachfahren dieser Art. Ein Beispiel sind die Fische, deren gemeinsamer Vorfahr auch Vorfahr der landlebenden vierfüßigen Wirbeltiere ist.
Eine sehr starke Wandlung hat auch das Armskelett eines Wals erfahren, der auch von den ersten Landwirbeltieren abstammt.
3. Beschreibe das Armskelett eines Wals.
4. Zähle die bekannten Vorfahren unserer heutigen Wale auf.
5. Gib an, an welcher Stelle der Übergang vom Landleben zum Leben im Wasser liegt.
Auch die Mundwerkzeuge aller Insekten sind Abwandlungen eines Ur-Bauplanes (von vorne nach hinten): die breite Oberlippe (Labrum), die zwei kräftigen Oberkiefer (Mandibeln), die zwei Unterkiefer (Maxillen) mit den mehrgliedrigen Kiefertastern und die Unterlippe (Labium) mit den mehrgliedrigen Lippentastern. Die ersten Insekten besaßen Mundwerkzeuge, die zum Beißen und Kauen geeignet waren. Heutzutage sind es bspw. die Käfer, die weiterhin diesen ursprünglichen kauend-beißenden Typ aufweisen.
Beschreibe die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Mundwerkzeuge einer Honigbiene, einer Stechmücke und eines Schmetterlings im Vergleich zu diesen kauend-beißenden Mundwerkzeugen.Das Gegenstück zur Homologie ist die Analogie. Als analog bezeichnet man biologische Strukturen, die die gleiche Funktion erfüllen, sich aber nicht auf den gemeinsamen Grundbauplan eines gemeinsamen Vorfahren zurück führen lassen. Sie sind also unabhängig voneinander jeweils neu in der Evolution entstanden.
6. Ein Beispiel sind Flugvorrichtungen im Tierreich. Aktiv fliegen durch Schlagen der Flügel können neben den Vögeln und den Flugsauriern (Frage 2) auch Fledermäuse. Andere Tiere können nur passiv gleiten: Taguane (das sind Nagetiere in den Wäldern Asiens) und Flugdrachen (das sind Reptilien). Beschreibe deren Flugvorrichtungen.