Mendel’sche Artbildung und die Entstehung der Arten

Geschrieben von Nigel Crompton

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Zusammenfassung

Mendels bahnbrechende wissenschaftliche Abhandlung aus dem Jahre 1866, Versuche über Pflanzenhybriden, ist voller Überraschungen und tiefer Einsichten. In ihr beschreibt er Eigenschaften von Hybriden, die sowohl dominante als auch rezessive Merkmalsausprägungen haben, und legt dar, dass rezessive Merkmalsausprägungen in den Hybriden latent vorhanden sind. Er beschreibt, wie diese latenten Merkmalsausprägungen exprimiert werden und neue Sorten und Arten von Hülsenfrüchten erzeugen können. Mendels Entdeckungen lassen die genetische Strategie hinter der Entstehung der Arten (innerhalb von separaten Familien) erkennen. Sein Gesetz der Kombinationen von Merkmalsausprägungen resultiert durch meiotische Rekombination. Eigenartigerweise wird dieses Mendel‘sche Gesetz von Biologen meistens übersehen oder bewusst ignoriert. Dabei lässt sich mit Hilfe dieses Gesetzes die Entstehung einer großen Anzahl von phänotypischen Variationen zufriedenstellend erklären. Wenn alternative Kombinationen von Merkmalsausprägungen in den Nachkommen fixiert werden, kann daraus eine Fülle von neuen Arten und Gattungen entstehen. Die für diese (neuen) Arten notwendige Information ist bereits vorhanden, aber sie befindet sich latent in den Geschlechtszellen, und zwar in ihrer DNA, wie wir heute wissen. Die Information wird durch Prozesse wie Dominanz, Epistasis und Transposition in einem latenten Zustand gehalten, wie man das bei einigen der von Mendel untersuchten Merkmale feststellen kann. Aus der Rekombination dieser Information ergeben sich Familien von Organismen. Die im pan-heterozygoten (umfassend mischerbigen) Genom einer Vorfahrenpopulation vorhandene Information erfährt aufeinander folgende Meiosen und lässt dadurch verschiedene Kombinationen von homozygoten dominanten und rezessiven Merkmalen entstehen, aus denen dann die zahlreichen Arten und Gattungen entstehen, die zusammen eine separate Familie bilden. Wenn neue Kombinationen von homozygoten (reinerbigen) Merkmalen auftreten, sorgt die reproduktive Isolation dafür, dass sie fixiert bleiben. Die Selektion ihrerseits begünstigt in jeder einzelnen Situation lediglich die geeignetste dieser Kombinationen.

Es stellt sich heraus, dass Mutationen zwar einen zusätzlichen Beitrag zur phänotypischen Vielfalt der Arten leisten, jedoch nicht notwendig sind, um die umfangreichen Merkmalsunterschiede hervorzubringen, die man innerhalb der Arten beobachten kann. Für die Entstehung der phänotypischen Artenvielfalt von Familien spielen sie keine notwendige Rolle. Wallace und Darwin hatten zwar Variation und Anpassung beobachtet; da sie aber die Entdeckungen Mendels und die ihnen zugrunde liegenden Mechanismen nicht kannten, kamen sie zu dem Trugschluss, es könne grenzenlose Variationsmöglichkeiten geben. Neue Kombinationen von Merkmalsausprägungen spiegeln die Ausprägung zuvor schon latent vorhandener Information wider. Die Summe aller dieser Kombinationen stellt die Grenzen dar, innerhalb derer eine Familie sich durch Ausprägung der angelegten Möglichkeiten entfalten kann. Diese intrafamiliäre oder cis-Evolution erzeugt einen separaten Abstammungsbaum des Lebens. Mehrere solcher separater Familien (Bäume) ergeben einen Wald des Lebens. Die Entdeckungen Mendels, die er in seiner faszinierenden wissenschaftlichen Abhandlung wiedergibt, waren die Geburtsstunde der Wissenschaftsdisziplin der Genetik und zeigten, woher neue Arten rasch und auch lebenstüchtig entstehen können.

Abstract in English: Mendelian speciation and the origin of species

Mendel’s seminal 1866 paper, “Experiments in Plant Hybridization” (German: Versuche über Pflanzen-Hybriden), is full of surprises and deep insights. It describes characters of hybrids having both dominant and recessive traits, and that recessive traits lie latent in the hybrids. It describes how these latent traits are expressed and can produce new varieties and new species of peas and beans. Mendel’s findings reveal the genetic strategy behind the origin of species (within families). His law of combinations of characters arises from meiotic recombination. Curiously, this law is mostly overlooked or ignored by biologists. Yet it suffices to explain the origin of vast amounts of phenotypic variation. Basically, when alternative combinations of traits are fixed in descendant progeny these become new species and genera, and an abundance of them is possible. Information for these (novel) species is already present but lies latent in the reproductive cells, we know now in their DNA. The information is held in a latent state by processes such as dominance, epistasis and transposition; as seen in some of the characters Mendel studied. Families of organisms result from recombination of this information. Present in the pan-heterozygous genome of an ancestral population, the information passes through succeeding meioses giving rise to different combinations of homozygous dominant and recessive characters, which become the many species and genera that comprise a family. Reproductive isolation ensures that, as new combinations of homozygous traits appear, they remain fixed. Selection, on the other hand, simply favors the fittest of these combinations in any particular situation.
Mutation is found unnecessary to produce the extensive trait differences observed between species. It plays a minor role in the phenotypic evolution of families. Wallace and Darwin observed variation and adaptation, but unaware of Mendel’s discoveries and the mechanisms behind them, they erred in thinking variation could be limitless. New combinations of traits reflect expression of pre-existing latent information. The sum of these combinations limits the extent a family can evolve. This intra-familial or cis-evolution produces a tree of life. Many such families (trees) produce a forest of life. Mendel’s discoveries reported in his fascinating paper gave birth to the field of genetics. They also give hope to conservationists, that for some extinct species not all is lost.

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