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Evolution of life

Evolution of life - Ursprung des Lebens

Die Frage nach dem Ursprung des Lebens beschäftigt Naturwissenschaftler und Philosophen seit Jahrtausenden. Vor allem im abendländischen Kulturkreis galt lange ein göttlicher Schöpfungsakt, wie im Alten Testament beschrieben, als einzig denkbare Antwort. Darwins Evolutionstheorie stellte die Wissenschaftler auch in diesem Kontext vor eine neue, schwierige Aufgabe, mussten sie doch nun erklären, wie aus toter Materie Leben hervorgehen kann. Der Zeitpunkt der Entstehung von Leben auf der Erde kann heute auf den Zeitraum von 3,6 bis 4 Milliarden Jahren vor unserer Zeit eingegrenzt werden. Einigkeit besteht unter Wissenschaftlern auch darin, dass für Leben, wie wir es kennen, neben flüssigem Wasser vor allem die Elemente Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel eine zentrale Rolle spielen. Wie aus diesen Elementen und ihren Verbindungen die ersten lebendigen Zellen entstanden sind, ist jedoch auch heute noch Gegenstand einer lebhaften Diskussion. Die Oparin-Haldane Theorie von der “Ursuppe”, die Theorie über hydrothermale Quellen als Zentren für die Entstehung des Lebens und die Theorie der RNA-Welt sind nur eine Auswahl wichtiger Meilensteine in dieser Diskussion über den Ursprung des Lebens…

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Das Jahr 2009 stand im Zeichen des 200-jährigen Geburtstags von Charles Darwin und dem 150-jährigen Erscheinen seines Werkes "Die Entstehung der Arten". Zu diesem Anlass entstand diese Internetseite auf der viele verschiedenartige Dokumente zur Evolution angeboten werden. Sie werden hier auf eine spannende Entdeckungsreise eingeladen (Videos und Zeichentrickfilme) und Lehrer wie Schüler werden hier interessante Lehrmaterialien (Filme, Simulationen und Tipps zum Unterrichten) zur Gestaltung eines modernen Unterrichts vorfinden. Alle Dokumente sind kostenlos und mit einer Lizenz (siehe Nutzungsbedingungen) zu erhalten, die den Einsatz im Unterricht vereinfacht.

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Evolution of life - Die Erde verändert ihre Gestalt

Die Erde ist ein aktiver Planet. Diese Aktivität macht sich auf zwei spektakuläre Weisen bemerkbar : Erdbeben und Vulkane. Diese sind jedoch nicht zufällig über der Erde verteilt, sondern in klar umschriebenen Gebieten mit deutlich definierten Bewegungen. Die Theorie der Plattentektonik ermöglicht auch, die wissenschaftlichen Rätsel rund um die Vorkommen an Fossilien zu erklären. Wenn Sie dieses Thema fesselt, kommen Sie mit auf Entdeckungsreise zu den Geheimnissen rund um die Veränderungen der Erdoberfläche!

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Evolution of life - Gute Milch / Schlechte Milch

Wie kommt es, dass Milch in einigen Teilen der Welt als gesund betrachtet wird, in anderen Teilen der Welt hingegen wird den Menschen davon schlecht? Hat die Evolution etwas damit zu tun, ob wir gerne Milch trinken? Wissenschaftler haben herausgefunden, dass ein bestimmtes Gen damit verbunden ist, das Laktase Gen. Erwachsene mit einer Variante des Gens können Milch verdauen, wohingegen Erwachsene mit einer anderen Variante das nicht können. Die Evolutionsbiologen Joachim Burger aus Deutschland und Sarah Tishkoff aus den USA untersuchen dieses Gen in Europäern und Afrikanern. Sie haben herausgefunden, dass Menschen schneller evolvieren als angenommen.

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Evolution of life - Evolution vor unseren Augen

Viren können schnell evolvieren und passen sich manchmal schnell an einen neuen Wirt an. So kann sich zum Beispiel ein Influenza Virus, der normalerweise Vögel infiziert, so verändern, dass er auch an Menschen angepasst ist. Der Tabak Mosaik Virus befällt normalerweise Tabakpflanzen. Prof. Santiago Elena aus Valencia möchte herausfinden, was erforderlich ist um dem Virus zu ermöglichen auch eine andere Pflanzenart zu infizieren- Arabidopsis. Dieser Film zeigt wie Santiago Elena das Evolutionsexperiment durchführte und wir sehen, dass sich das Virus nach 30 Runden experimenteller Evolution tatächlich dem neuen Wirt angepasst hat. Im Anschluss an das Experiment untersucht Elena die genetische Sequenz des angepassten Virus und stellt fest, dass sich die genetische Sequenz des normalen (Tabak infizierenden) Virus nur an drei Stellen von der genetischen Sequenz des neuen, Arabidopsis infizierenden Virus, unterscheidet.

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Evolution of life - Mutationen - Selektion: Bakterien bilden Resistenzen

Eine junge Assistenzärztin bietet uns eine lehrreiche Einführung in die Grundprinzipien der Evolution. Mutationen verursachen Veränderungen im Gen-Gut der Lebewesen. So kann eine Bakterie Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln und in Anwesenheit des Medikaments als einzige überleben. Sie vervielfältigt sich, breitet sich aus und bereitet den Medizinern so einiges Kopfzerbrechen.

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Evolution of life - Koevolution

Organismen leben nicht isoliert in einer abiotischen Welt, sondern sie interagieren auf vielfältige Weise mit ihren Artgenossen und mit artfremden Lebewesen. Häufig erzeugen diese Interaktionen wechselseitige Selektionsdrücke auf die beteiligten Organismen. Wenn durch solche Interaktionen - beispielsweise zwischen einer Art A und einer Art B - Art A einen Selektionsdruck auf Art B ausübt, sich die Organismen der Art B dadurch evolutiv verändern und ihrerseits wiederum einen Selektionsdruck auf Art A ausüben, spricht man von Coevolution. Eines der bekanntesten Beispiele für das Ergebnis solcher coevolutionären Prozesse zeigt sich in der beeindruckenden Vielfalt von Blütenpflanzen und ihren spezifischen Bestäubern. Bei der wechselseitigen Anpassung von Blüten und Bestäubern handelt es sich um einen mutualistischen Coevolutionsprozess; das Ergebnis ist häufig eine Symbiose zwischen den beteiligten Arten. Demgegenüber sind Beziehungen zwischen Parasit und Wirt oder zwischen Räuber und Beute Beispiele für antagonistische Coevolution. Diese Form der Coevolution kann in einem sogenannten “evolutionären Wettrüsten” gipfeln, bei dem die eine Seite fortlaufend ihre Verteidigungs- oder Ausweichmöglichkeiten verbessert, während die andere gleichzeitig genötigt ist, effizientere Infektionswege oder Jagdmethoden zu entwickeln. Durch die vielfältigen Interaktionen wird somit der evolutionäre Wandel kontinuierlich vorangetrieben.

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Evolution of life - Vom Menschen verursachte Evolution

Der Mensch beeinflusst seine Umwelt auf vielfältige Art und Weise. Durch unser Handeln verändern wir Lebensräume und ganze Ökosysteme, das Klima und die Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften. Dabei erzeugen wir - beabsichtigt wie bei der gezielten Züchtung und der Genmanipulation, zumeist jedoch unbeabsichtigt wie beispielsweise im Fall des Klimawandels - ständig neue Selektionsdrücke auf die Lebewesen unseres Planeten. Die dadurch hervorgerufenen evolutiven Folgen unseres Handelns sind oft gravierend und schwer vorhersehbar. Der übermäßige Einsatz von Antibiotika und Pestiziden bewirkt Resistenzen bei den zu bekämpfenden Organismen; gezielte Jagd führt zu Änderungen in Körperbau und Verhalten der bejagten Tiere. Die Ausrottung von Arten und die weltweite Verschleppung von Organismen bewirken ständige Veränderungen lokaler Lebensgemeinschaften, deren ökologische und evolutive Folgen bislang nicht vollständig zu überblicken sind. Da es heute vermutlich kaum noch Lebewesen auf der Erde gibt, die nicht in irgendeiner Art und Weise durch den Menschen beeinflusst werden, ist es ein wichtiges Anliegen, dass wir uns der Folgen unseres Tuns und der daraus erwachsenden Verantwortung bewusst werden.

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Evolution of life - Evolution im Zeitraffer

Mit Evolution verbinden die meisten Menschen lang andauernde Prozesse, die nicht direkt zu beobachten sind. Moderne Untersuchungsmethoden und Experimente haben jedoch gezeigt, dass sich insbesondere Mikroorganismen eignen, um “Evolution in Echtzeit” zu beobachten und innerhalb von Monaten oder sogar Wochen Evolutionsmechanismen zu untersuchen. Hohe Vermehrungsraten kombiniert mit kurzen Generationszeiten bedingen, dass bei Bakterien und Viren in kürzester Zeit hunderte bis tausende von Generationen für einen direkten Vergleich der Genome und der phänotypischen Eigenschaften zur Verfügung stehen. Durch die kurzen Generationszeiten wird der Wandel dieser Organismen durch Mutation, Rekombination und Selektion schnell sichtbar, insbesondere, wenn neue Krankheitserreger, wie z.B. Grippeviren entstehen, Bakterien plötzlich gegen Antibiotika resistent werden oder auch antivirale Medikamente wirkungslos werden. Lückenlos dokumentierte Abstammungslinien ermöglichen die Untersuchung und das Verständnis der Dynamik der Evolution und der genetischen Basis von Anpassung.