Evolutionäre Adaptionen und ihre Einschränkungen

Üblicherweise werden drei Bedingungen genannt, die für eine evolutionäre Adaption vorliegen müssen.

  1. Die Eigenschaft ist eine Abwandelung einer früheren Form
  2. Die Eigenschaft ist durch Gene vererbbar
  3. Die Eigenschaft gibt einen Vorteil in Hinblick auf Fortpflanzung

Dabei muss der Vorteil bei der Fortpflanzung natürlich nicht direkt sein, es müssen eben mehr oder zumindest bessere Nachkommen dabei herauskommen, sei es dadurch, dass man attraktiver für bessere Partner wird oder seine Kinder besser ernähren kann.

Im Adaptionismus geht man davon aus, dass sich ein Organismus so weit entwickelt, wie es im möglich ist und seine gegenwärtige Form, wenn nicht eine der nachfolgenden Beschränkungen greift, die bestmögliche Anpassung darstellt.

1. Anatomische Einschränkungen

Anatomische Einschränkungen ergeben sich daraus, dass zunächst eine bestimmte Form vorhanden war und Evolution nur mit dieser arbeiten kann. Zukünftige Formen des Lebewesens sind in gewisser Weise den Beschränkungen der vorherigen Form des Lebewesens unterworfen, einfach weil bestimmte Veränderungen dadurch erschwert werden.

Ein Auge am Hinterkopf beispielsweise könnte eine nützliche Mutation sein, sie hätte aber erhebliche Schwierigkeiten gegen sich, etwa dass der Schädel zunächst durchbohrt werden müsste um einen Anschluss eines Sehnervs an das Gehirn zu ermöglichen und diese Mutation als Zwischenschritt nur schwer vorstellbar ist. Ein Wandern eines bereits bestehenden Auges würde hingegen das räumliche Sehen erheblich einschränken etc.

Evolution kann nur funktionieren, wenn jede Veränderung für sich genommen vorteilhaft ist und funktioniert. Ein System kann nicht einfach neu konfiguriert und umgeplant werden.

2. Genetische Einschränkungen

Wenn ein Gen mehrere Faktoren kontrolliert, kann eine Selektion in die eine Richtung dadurch eingeschränkt sein, dass diese zwar vorteilhaft ist, aber zu viele nachteilige Änderungen an anderer Stelle bewirkt. Zudem kann es der Fall sein, dass eine Mutation zwar einen Vorteil an einer Stelle bewirkt, gleichzeitig aber einen Nachteil an einer anderen Stelle aufgrund einer genetischen Verschränkung dieser beiden. Ist der Nachteil klein genug um durch den Vorteil ausgeglichen zu werden, dann wird der Nachteil insoweit umgesetzt und schränkt insoweit die „perfekte Umsetzung“ ein.

Hier kann man auch solche Verzögerungen einordnen, die aus der Vorgeschichte stammen: Eine bestimmte Ausrichtung macht bestimmte Veränderungen schwieriger, es müssen mehr Faktoren zusammen kommen, damit ein positiver Effekt auftritt. Die genetische Varianz, die dafür erforderlich ist, tritt dann möglicherweise nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit auf.

3. Zeitliche Einschränkungen

Wenn ein neuer Selektionsdruck hinzukommt, dann kann die Zeit noch nicht hinreichend lang für eine Anpassung gewesen sein. Ein gutes Beispiel sind die Anpassungen von Tieren an den Menschen, die Technik und ein Eindringen in deren Lebensraum: Viele Umgestaltungen sind zu kurzfristig um bereits hinreichend durch Evolution reagiert haben zu können

4. Einschränkungen durch die Kosten

Die Adaption muss nicht nur für sich betrachtet einen Vorteil darstellen, sondern in dem Gesamtkonzept vorteilhaft sein. Beispielsweise wäre es für einen Löwen sicherlich vorteilhaft fliegen zu können, wenn man die abstrakte Flugfähigkeit betrachtet. In einer Gesamtbetrachtung würde dies aber bedeuten, dass er entweder sehr gewaltige und damit kostenintensive Flugmuskeln aufbauen müsste oder aber sein Gewicht erheblich reduzieren müsste, was bei Jagd und (intrasexuellen) Kampf wieder von einem erheblichen Nachteil sein könnte.

5. Einschränkungen durch die Schwankungen in den Lebensumständen

Ein Lebewesen muss nicht nur für den Durchschnitt seiner Lebensbedingungen gerüstet sein, sondern für den einzelnen Augenblick. Wenn bestimmte extreme Umstände mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auftreten und hohe Kosten verursachen, dann können diese nicht ignoriert werden. Möglicherweise wäre ein Tier noch besser an den Durchschnitt seiner Lebensbedingungen anzupassen. Wenn es aber dann an bestimmten nicht ganz unwahrscheinlichen Extremen stirb, dann sterben seine Gene mit ihnen, die Gene, die einen Phänotyp geschaffen haben, der auch diese Abweichungen übersteht, überleben hingegen

17 Gedanken zu “Evolutionäre Adaptionen und ihre Einschränkungen

  1. Adaptionismus ist denke ich auch ein Schlagwort unter dem man Kritik an einem zu schnellen springen auf evolutionäre Erklärungen verorten kann.

    Den dort geht man eben erst einmal davon aus, dass Formen eines Lebewesen Ergebnis einer evolutionären Anpassung sind. In Abgrenzung zur „nurture“-Seite bzw der Umwelt-Seite gewinnt dabei insbesonder das zweite Merkmal, die Vererbbarkeit eine große Bedeutung. Die kann im Einzelfall natürlich schwer nachzuweisen sein, schon aufgrund der langsamen Generationsfolge des Menschen.

  2. „Evolution kann nur funktionieren, wenn jede Veränderung für sich genommen vorteilhaft ist und funktioniert.“

    Das stimmt so nicht. Sie muss nicht vorteilhaft sein. Sie darf nur nicht gegenüber dem vorherigen Zustand benachteiligen.

  3. Evolutionäre Beschränkungen (constraints) sind ein ziemlich spannendes Thema; was ist bspw an anatomischen Entwicklungen möglich, und was ist, zB aus Gründen der embryonalen Entwicklung ausgeschlossen? Wie wirken sich Veränderungen der Gene konkret auf die Entwicklung von Individuen welcher Spezies auch immer aus, und welche Veränderungen der Umwelt etc können sich auch ohne genetische Änderungen einen Entwicklungsunterschied bewirken?

    Das Auge am Hinterkopf mag hilfreich sein oder nicht, es wird sich schlagartig genausowenig entwicklen wie die Augen vorne. So funktioniert weder Genetik noch Evolution. „Erhebliche Schwierigkeiten“ ist mE stark untertrieben. ;=)

    „Wandernde“ Augen gab/gibt es, siehe Plattfische. Zusätzliche Augen auch, wenn auch nicht am Hinterkopf; vgl Sekundärauge bei Dolichopteryx longipes.

  4. Der Selektionsdruck braucht offenbar eine gewisse Stärke, um den den „threshold effect“ zu überwinden:

    Geoffrey Miller: The Mating Mind (2000/2001)

    Chap.5
    Ornamental Genius

    Subchap. „The Threshold of Innovation“

    The really difficult problem is: how can natural selection favor the initial stages of evolutionary innovations when they are accumulating costs but not yet offering any net survival benefits? Darwin worried a lot about this problem. How could natural selection favor proto-eyes or proto-wings before they grow sufficiently large and complex to yield their survival benefits?

    Selection is frugal: it penalizes traits that impose costs without offering benefits. If most innovations give net survival benefits only once they have passed some threshold of complexity and efficiency, it is hard to see how evolution could favor them before they reached that threshold. This has always been the single most serious objection to Darwin’s theory of evolution by natural selection. lt was argued most forcefully by the zoologist St. George Mivart just after “The Origin of Species” was published, and it has been a stumbling block ever since.

    Some minor innovations do not suffer from this threshold effect. A giraffe’s neck could have evolved to its present length gradually, each increment of length giving an immediate improve ment in reaching higher acacia tree leaves. An insect’s camouflage could evolve gradually, each step further reducing a predator’s chance of noticing the insect. Neck-stretching and color-changing could provide net survival benefits continually throughout their evolution.

    Some evolutionary theorists such as Richard Dawkins and Manfred Eigen suggest that the threshold effect is overstated for many major innovations. They think that there are often ways to evolve dramatic innovations along a continuous path where every step right from the beginning yields a new survival benefit. They might be correct. We do not know enough about the evolutionary dynamics of complex traits to know how common the threshold problem is. Most biologists still believe this to be the most significant problem that theories of evolutionary innovation must address. I agree. In my experience with running genetic algorithm simulations an computers, the threshold problem is a very serious obstacle to evolving innovations. If you actually try to evolve something complicated and useful inside a computer using simulated natural selection, you are likely to be frustrated. Simulated evolution often stalls for no apparent reason, gets stuck in a rut for thousands of generations, and shows a perverse tendency to avoid interesting innovation whenever possible. This frustration with simulated evolution’s limited innovation ability is fairly common among genetic algorithm researchers.

  5. Pingback: “Beim Theoretisieren auf der Grundlage evolutionsbiologischen Halbwissens kann man alles “beweisen”” | Alles Evolution

  6. Pingback: Übersicht: Evolution, Evolutionäre Psychologie und Partnerwahl | Alles Evolution

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Google Foto

Du kommentierst mit Deinem Google-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.