Proteine sind oft hochgradig spezifisch für bestimmte Substrate, Wechselwirkungen und Molekularprozesse „ausgelegt“. Wie sich gezeigt hat, können solche Strukturen schon in kurzer Zeit „de novo“ entstehen.

Rouven Metternich, der Autor dieses Buchs, erörtert die molekulargenetischen Mechanismen, die bei der Entstehung biologischer Komplexität die Hauptrolle spielen, in einer für populärwissenschaftliche Evolutionsbücher erstaunlichen Gründlichkeit und Tiefe.

(MPG) Im evolutionären Wettlauf reichen manchmal kleine Veränderungen, um einen Vorsprung vor dem Feind zu gewinnen. So stammt ein Enzym, mit dessen Hilfe Kreuzblütler „Senfölbomben“ gegen die Angriffe von Raupen herstellen, von einem Enzym mit ganz anderer Wirkung ab.

Bakterien, die durch das Ausschalten des FleQ-Proteins ihrer Flagelle beraubt wurden, erlangen sie nach starker Selektion auf Beweglichkeit innerhalb von vier Tagen wieder, indem sie ein strukturell ähnliches Gen aus einem anderen Prozess rekrutieren. Ein weiterer Clou dabei: Diese Ko-Option ist reproduzierbar!

Lange Zeit herrschte bei Evolutionsbiologen die Meinung vor, dass neue Gene hauptsächlich entstehen, indem DNA-Sequenzen, die bereits genetische Informationen tragen, neu kombiniert werden. Nun wurde erstmals gezeigt, dass Gene auch aus funktionslosen Stellen der DNA entstehen können.

Der Übergang von Einzellern zu vielzelligen Lebewesen ist ein markantes evolutionäres Ereignis. Markant, aber nicht einzigartig, denn Vielzeller sind mehrere Male unabhängig voneinander aus einzelligen Vorfahren hervorgegangen. Selbst im Labor kann man die ersten Schritte dieser Evolution beobachten.

Der Schmetterling Kallima paralekta sieht mit geschlossenen Flügeln aus wie ein totes Blatt. Wie entstand diese Tarnung durch Nachahmung (Mimikry) im Lauf der Evolution? Schritt-für-Schritt oder doch in einem großen Sprung?

Wo Schadinsekten mit Pestiziden zu Leibe gerückt wird, ist die Entwicklung von Resistenzen meist nur eine Frage der Zeit. Häufig reichen Punktmutationen aus. Es geht aber auch komplizierter: durch Evolution neuer Enzyme.

Ist die Evolution in der Lage, Innovationen hervorzubringen, die mehrere Organisationsschritte erfordern, bevor ein entsprechender Selektionsvorteil gegeben ist? Falls ja, welche Mechanismen leisten dies? Schaffen sie ihr Werk allmählich (über unzählige Generationen hinweg) oder sprunghaft?

Die mehr als 3000 Arten von Buckelzikaden (Membracidae) bewohnen überwiegend tropische und subtropische Lebensräume. Sie zeichnen sich durch einen so genannten Helm aus, einen dorsalen Auswuchs des ersten Brustsegments (Pronotum). Wie ist dieses Gebilde entstanden?

Es ist ein Hauch von Jurassic Park, was Evolutionsbiologen mit Proteinen, die vor Jahrmillionen aktiv waren, gelang: Ursprüngliche Formen einer molekularen Maschine wurden wieder „zum Leben erweckt“. So ließ sich rekonstruieren, in welchen Schritten die Maschine zu ihrer heutigen Komplexität gelangte.

Die Insektenflügel waren eine evolutionäre Innovation, die bei der Radiation der Insekten eine Schlüsselrolle spielte. Es gibt aber keine Fossilfunde, die ihren Ursprung oder Zwischenformen zeigen würden. Was wissen wir über deren Evolution?

Durch globale Umweltverschmutzung mit Sauerstoff veränderten die Pflanzen im Laufe einiger Millionen Jahre die Atmosphäre, der O2-Gehalt stieg und der CO2-Gehalt sank. Das machte es immer schwieriger für die Pflanzen, genügend hohe CO2-Konzentrationen für die Photosynthese zu finden.

Die bakterielle Flagelle ist eine hochkomplexe, molekulare Maschine, mittels derer sich Bakterien wie mit einem Schiffspropeller fortbewegen können. Kritiker zweifeln an ihrer Evolution, nach ihrer Meinung kann die Herkunft der Flagelle nur mittels eines sog. „Intelligenten Designers“ erklärt werden.

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