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8. Kapitel

DIE GESCHICHTE DER MATERIE

7. Zyklus

Der biologische Urknall im Kambrium- Zeitalter vor 542 Millionen Jahren.

 

 

Üd.: 01.2009 
Wissenschaftliche Untersuchungen nordamerikanischen Gesteinsschichten lassen zumindest die Vermutung zu, dass die ersten mehrzellige Lebewesen schon vor circa 1,9 Milliarden Jahren exsistierten. Winzige versteinerte Kotbällchen waren ihre urzeitlichen Überreste, die sie als Indiz für ihr Dasein hinterließen. Da bislang keine Überbleibsel von anderen Tiere ( z.B. Schalentiere) gefunden wurden. kamen wohl nur Urwürmer für die Hinterlassenschaft der Ausscheidungen in Frage.
D
ie wissenschaftlich haltbarer Theorie ist, dass vor etwa 700 Millionen Jahren die eukaryonten Einzeller sich zu primitiven Mehrzeller zusammenschlossen.  Dies bestätigt unter anderem die Entdeckung des Geologen R.C. Sprigg, der Vertreter von komplexen mehrzelligen Lebewesen aus der so genannten "Edicara Fauna" in Australien entdeckte. Sie bevölkerten vor 670 Millionen Jahren die Weltmeere. Das hatte Vorteile: Die Mehrzeller waren größer und lebten vermutlich länger, da der Organismus defekte Zellen ersetzen konnte. Nahezu 70% der präkambrischen Wesen waren  mehrzellige Hohltiere oder Blattförmige Organismen, wobei "Quallen" etwa 3/4 dieser Hohltiere ausmachten. Über 20 weltweite Fossilienfundstätten weisen auf zahlreiche mehrzellige Arten hin, die aus dieser Jungkambrium-Epoche vor 550 bis 670 Millionen Jahren stammten.

Ein weiterer entscheidender Schritt der Evolution war der Inhalt des Zellkerns der mehrzelligen Organismen. Das Erbgut der Eukaryonten die "DNS" (Desoxyribonukleinsäure) eine modifizierte Form der RNS wurde zu "Chromosomen" gefaltet. Mehrzeller die über X- und Y-Chromosomen verfügten konnten sich geschlechtlich fortpflanzen. Die Varianten der Erbgut-Weitergabe waren jetzt ungleich zahlreicher als bei der ungeschlechtlichen Vermehrung. Erst jetzt konnten sich bei den Mehrzellern männliche und weibliche Eigenschaften neu kombinieren und weitervererben werden, die sich dann sehr deutlich voneinander unterscheiden. Und das hat einen großen Überlebensvorteil. Wenn sich plötzlich die Umweltbedingungen ändern, wird im Gegensatz zu den sich ungeschlechtlich vermehrenden Arten wenigstens eine Form der Nachkommen überleben und damit auch die Art.
Der Sex hat sich bei allen Lebensarten bis heute durchgesetzt. 99,9
% der heutigen lebenden Tier- und Pflanzenarten praktizieren und vermehren sich durch die sexuelle Kooperation.
"Sex sorgt für Vielfalt"

Vor 542 Millionen Jahren, ergibt sich durch die weltweite Verteilung des Kohlenstoff-Isotops C-13, der mit einem grundlegenden Wechsel in der fossilen Fauna einhergeht, der Beginn des Erdzeitalters "Paläozoikum und damit der Kambriumepoche. Das Kambrium entspricht etwa dem Zeitraum von 542 bis 488,3 Millionen Jahren(dies entspricht etwa 1,5% der Gesamtentwicklungszeit unserer irdischen Evolution). Unsere Erde war nun schon über 4 Milliarden Jahre alt. In Kambrium ereignete sich eine Explosionsartige Lebensvielfalt auf dem Meeresboden. In nur  5 Millionen Jahren Entwicklungsgeschichte (erdgeschichtlich gesehen kaum mehr als einen Augenblick) entstand ein Schnelldurchgang von biologischen Bauplänen, die beibehalten oder verworfen wurde.

Das Leben wurde nun ungeheuer abwechslungsreich. Während dieser geologischen Epochen des "Kambriums",unterteitlt in den Entwicklungsabschnitten "Ordoviziums", "Silurs", "Devons", "Karbons" und "Perms" -  entstand eine unzählige Vielfalt von Meereslebewesen.


Bleibt die Frage nach dem Auslöser dieser evolutionären Revolution. Gegenwärtig gibt es zwei Haupttheorien: 

Mansche Paläontologen vermuten, dass der kambrische Urknall durch einen Anstieg des Sauerstoffgehalts über eine kritische Marke, ausgelöst wurde.

Der Wissenschaftler S. J. Gould nahm die These der Molekularbiologie auf, wonach das Erscheinen neuer Gene diese Entwicklung ermöglicht habe. In seinem berühmten Buch "Zufall Mensch" stellt er am Beispiel der "Buges-Fauna" den Faktor ZUFALL als Motor der Evolution dar.
Während heute als gesichert gelten kann, dass bei der Mikroevolution - die Entstehung neuer Arten - die Darwinschen Mechanismen von Mutation und Selektion bestimmen. Zweifelt man immer mehr Wissenschaftler an den Mechanismen von Mutation und Selektion  in der Makoroevolution, - der Entstehung neuer Lebensformen oberhalb des Artenniveaus.  Für die so genannte Makroevolution als Ursache der kambrischen Revolution war nach S.J. Gould und seinem Team die Evolution der "Hox-Gene" zumindest mitverantwortlich.
 

Die Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein- Volhard war 1995 maßgeblich an der Erforschung dieser "homöotischen Gene" beteiligt.
Nach Ansicht vieler Biologen übernehmen die Hox-Gene auch "homöotischen Gene" genannt die Kontrolle und Steuerung von bestimmten genetischer Informationen bei der Entwicklung von körperlichen Merkmalen und Organen. Die von ihnen produzierten biochemischen Moleküle leiten Informationen kaskadenartig weiter und koordinieren so ihre Verwirklichung, des im Erbgut verankerten BauplansDies wäre zumindest eine mögliche Erklärung für die rasche Entwicklung neuer Arten in einer kurzen Epoche, wie das “Kambrium- Zeitalter”. (Obwohl, auch andere Mechanismen für diese evolutionäre Artenentwicklung eine Rolle gespielt haben könnten). Nach der Hox- Gen- These könnte sich in einem primitiven Wesen mit einem Ur-Hox-Gen, das sich zufällig einmal verdoppelt (Was auf der DNS-Ebene ein winziger Schritt bedeute), ein Organismus mit neu erworbenen Eigenschaften entwickeln. Je komplexer ein Organismus ist, um so mehr “Hox-Gene” befinden sich in seinem Erbgut (Beim Menschen sind es 38 ). 
Chinesische Paläontologen identifizierten wohl den bis heute ältesten Sandkorngroßen Tierkörper. Dieser, aus nur wenigen Zellen bestehende Organismus trieb vor circa eine Milliarden Jahre in den Urmeeren der Erde. Bei diesem wohl kugelförmigen Vorfahre von Mensch und Tier fand man schon Überreste von Hoxgene. Wahrscheinlich änderte er seine kugelförmige Struktur erst nach circa 500 Millionen Jahren im Kambrium -Zeitalter. Die Entdeckung der Hox-Gene ist somit zumindest eine Ausgangsbasis für die Erklärung der morphologischen Übergänge in der kambrischen Evolution. 
Doch viel Fragen sind in der Biologie noch offen:
Wie entstehen neue Tier-/Pflanzenarten?
Wie entstehen neue biologische Baupläne?
Wie und wodurch verändern sich Lebewesen im Verlauf der Evolution?
Warum gibt es überhaupt diese millionenfache Vielgestaltigkeit des Lebens?
13 bis 30 Millionen Tierarten gibt es Schätzungsweise auf der Erde, ihre Entwicklung kann nicht nur auf den Steuermechanismus der Hox-Gene basieren.
Wissenschaftlich gesichert ist nur, dass die Hox-Gene an der biologischen Vielfalt der Lebewesen beteiligt sind. So auch an der späteren Entwicklung von Tieren mit Seh-, Geruchs-, Kau- und Hörorganen wuchsen.  Durch die erworbenen, unterschiedlichen Fähigkeiten, körperliche und organische Eigenschaften als Beute- und Kampfmittel ums Überleben gezielt einzusetzen, wurde somit die biologische Vielfalt empfindlich unterbrochen.  Zu der “Mutation” gesellte sich nun eine “Auslese” hinzu, die eine Fortpflanzung nach  körperlichen Anpassungsfähigkeit zusätzlich selektierte. Rund 80% aller Tier und Pflanzenarten starben am Ende des Kambriums aus. Der Hauptauslöser war aber vermutlich ein Klimawandel oder Meeresspiegelschwankungen.

Bildquellen: Der Spiegel 10 / 1998 Titel: Lotterie im Garten Eden
 

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Fortsetzung: 8. Zyklus  

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