Die Entwicklungsstufen von den Prokaryoten bis zum Säugetier anhand einiger Beispiele

Die Prokaryoten:

(Blaualgen, Bakterien)

Hauptkennzeichen:

Die Unterteilung in distinkte Reaktionsräume fehlt und ein echter, durch eine Kernmembran abgegrenzter Zellkern mit Nukleolus, Chromosomen und Kernspindel wird durch ein sog. Kernäquivalent (Nucloid) ersetzt, welches sich in einer Kernregion befindet

Weitere Merkmale:

Vorkommen von Plasmiden (kleine, zur Replikation befähigte DNA-Ringe), 70S-Ribosomen und einer Cytoplasmamembran aus Lipoproteiden, bei welcher anstelle von Sterolen Triterpene (Hopanoide) vorkommen.

Stützskelett der Zellwand aus bei Eukaryoten nicht vorkommenden heteropolymeren Substanzen Stoffwechsel mit großer Mannigfaltigkeit;  Vermehrung überwiegend durch Zweiteilung, deshalb auch teilweise Bezeichnung als Schizophyta (Spaltpflanzen)

Beispiel: Blaualgen

Blaualgen sind blau - dunkelgrüne einzellige Algen ohne Zellkern. Die meist vierschichtige Zellwand hat feinste Poren durch die Schleim ins Wasser abgegeben werden kann. Durch dieses Schleimabsondern sind einige Blaualgenarten zu Kriechbewegungen fähig. Die Vermehrung erfolgt vegetativ durch Sporen.

Da Blaualgen extrem wiederstands- und anpassungsfähig sind können sie nahezu überall existieren.

Die Eukaryoten:

Einzellige Organismen mit Zellkern und Chromosomen

(Algen, Pilze, Flechten, Moose, Farne und Samenpflanzen)

Beispiel: Pilze

Die eukaryotischen Pilze bestehen aus nacktem Zytoplasma. Sie haben nicht immer eine Zellmembran. Ein naher Verwandter sind die Protozoen. Pilze ernähren sich heterotroph (Encyme schlüsseln organ. Material auf) um ihren Kohlenstoffbedarf zu decken. Deswegen zählt man sie zum Tierreich.

Einzeller:

Einzellige Organismen (Bakterien, Algen, Protozoen), bei denen eine einzelne Zelle in der Lage ist, sämtliche Funktionen zu erfüllen, die bei den Mehrzellern auf verschiedene Zellgruppen verteilt sind.

Beispiel: Schwämme

Schwämme gibt es schon seit mehr als 600 Millionen Jahren. Bis zur Mitte des vergangenen Jahrhunderts zählte man sie aufgrund ihres Aussehens zu den Pflanzen, bis man an ihrer Ernährungsweise erkannte, daß es sich dabei um Tiere handelte, um wohlorganisierte Zellverbände, die sich heterotroph (von anderen Lebewesen) ernährten. Entstanden aus Kolonien von Einzellern hatten sie sich im Laufe der Zeit zu gut funktionierenden Verbänden zusammengefunden, deren einzelne Zellen sich differenzierten, d.h. Zelltypen mit unterschiedlichen Aufgaben entwickelten, die letztendlich den Gesamtorganismus Schwamm bildeten. Eine erfolgreiche Strategie, denn diese Form der Arbeitsteilung erfüllt seit Jahrmillionen bis auf den heutigen Tag ihren lebenserhaltenden Zweck. Schätzungsweise 5000 Arten - der bekannteste ist sicherlich der Badeschwamm - bewohnen verschiedenste Lebensräume in den Weltmeeren. Ihre Größe schwankt von 1 mm bis zu gigantischen Exemplaren mit 2 m Höhe und ebensolcher Breite. Nur wenige Arten aus der Familie der Kieselschwämme haben den Weg ins Süßwasser gefunden.

Körperbau

Der gesamte Körper der Schwämme ist von einem Kanalsystem durchzogen, das durch Oberflächenporen mit dem Umgebungswasser in Verbindung steht. Kragengeißelzellen im Inneren zahlreicher Kammern sorgen mit ihrem propellerartigen Geißelschlag nicht nur für einen ständigen Wasser- und damit Nahrungszustrom, sondern "fangen' mit ihrem Kragen aus feinen Eiweißfäden auch kleinste Nahrungsteilchen auf. Die usscheidungsprodukte werden durch zahlreiche Kanäle, die sich oft zu großen Ausströmungsporen vereinigen, wieder abgegeben. Zahlreiche Spezialzellen sorgen für Transport- und Produktionsprozesse, deren Aufzählung an dieser Stelle zu weit führen würde. Wichtig ist aber festzustellen, daß Schwämme als festsitzende Strudler das Wasser filtrieren, reinigen und damit klären. Ein aquaristisch äußerst nützlicher Umstand also.

Systematik

Je nach Einbettung bestimmter Hartkörper in der gallertartigen Grundsubstanz werden Schwämme in verschiedene Klassen und Gruppen eingeteilt. Man unterscheidet die Klassen Calcarea (Kalkschwämme) und Silicea (Kieselschwämme), wobei letztere in die drei Hauptgruppen Triaxonida (Glasschwämme), Tetraxonida (Rindenschwämme) und Cornacuspongiae (Hornfaserschwämme) aufgeteilt werden.

Mehrzeller

Mehrzeller haben einige Vorteile: ihre Zellen spezialisieren sich auf eine Funktion und müssen nicht mehr alles      auf einmal machen - das spart Energie!

Entstehung:

Es gibt eine Theorie, nach der  Mehrzeller vor etwa 700 Millionen Jahren aus Lebewesen entstanden sein könnten, die den heutigen Schleimpilzen verwandt waren.

Schleimpilze gehören nicht zu den Pilzen. Sie sind eine eigene Gruppe von Lebewesen. Sie bilden einen sehr empfindlichen Fruchtkörper, der zum Beispiel bei Regen schon unter dem Gewicht eines Tropfens zerplatzt. Unter günstigen Bedingungen, bei Feuchtigkeit und Wärme, beginnen sie zu keimen. Es entstehen Amöben (Einzeller). Die Amöben ernähren sich von Bakterien. Gibt es genug davon, dann vermehren sie sich innerhalb weniger Stunden. Allerdings wird dann die Nahrung knapp. Bei mehrstündigem Mangel nehmen dann einzelne Amöben über einen Signalstoff Kontakt zueinander auf. Dann passiert etwas sehr ungewöhnliches: die Einzeller fließen sternförmig zusammen. Aus den Amöben werden damit längliche Wanderzellen. Bis zu 250.000 von ihnen erreichen so das Zentrum dieser Sterne.

Einzelne Amöben übernehmen plötzlich spezielle Aufgaben: sie bilden zum Beispiel einen Stängel und einen Fruchtkörper. Im Fruchtkörper gibt es noch mehr spezialisierte Zellen: Sporen, mit deren Hilfe sich der Schleimpilz beim nächsten Regen fortpflanzen kann. Auf diese Weise ist aus vielen Einzellern ein mehrzelliges Lebewesen geworden.

Die Mehrzeller teilen sich in 2 große Untergruppen:

Die Plattwürmer (Band-, Saug-, und Strudelwürmer)

Die Weichtiere (Kopffüßer, Muscheln, Schnecken)

Der Bandwurm:

Ist eine parasitär lebende Klasse der Plattwürmer. Die Bandwürmer leben im Darm von Wirbeltieren und nehmen Nahrung durch die Haut auf. Das Vorderende ist mit Befestigungseinrichtungen (Saugnäpfe, Sauggruben) versehen, mit denen sich die Bandwürmer an die Darmwand des Wirts klammern. Der Körper ist in viele Abschnitte gegliedert, die jeder einen zwittrigen Geschlechtsapparat enthalten. Die ältesten Glieder am Ende der bis zu 30 m langen Bandwürmer werden abgestoßen und gelangen mit dem Kot des Wirts nach außen, wo sie die Eier (mehrere Millionen) oder Embryonen freigeben. Die Eier werden von Tieren, die als Zwischenwirte dienen, mit der Nahrung aufgenommen, gelangen über den Darm in bestimmte Organe (Gehirn, Leber), in denen sie sich entwickeln. Sie werden dann vom Hauptwirt mit dem Fleisch des Zwischenwirts aufgenommen. Im Darm des Hauptwirts reift der Parasit zum ausgewachsenen Bandwurm, der durch sein Ansaugen Darmverletzungen und -entzündungen und durch den Nahrungsentzug allgemeine Schwäche seines Wirts bewirkt.

Die wichtigsten der etwa 1500 bekannten Arten sind: Fischbandwurm (Hauptwirt: Mensch; Zwischenwirte: 1. der Krebs 2. Fische); Rinderbandwurm (Hauptwirt: Mensch; Zwischenwirt: Rind); Schweinebandwurm (Hauptwirt: Mensch; Zwischenwirt: Schwein); Hundebandwurm auch Blasenwurm genannt (Hauptwirt: Hund; Zwischenwirt: Pflanzenfresser und der Mensch).

Gliedertiere bzw. Gliederfüßer

(Krebse, Spinnenartige, Insekten)

"Gliedertier" ist eine auf George Cuvier zurückgehende Bezeichnung für entwicklungsgeschichtlich verwandte Bauchmarktiere, deren gemeinsames Merkmal ein in hintereinanderliegende Abschnitte gegliederter Körper ist.

Beispiel: Trilobiten (ausgestorben)

Allgemeines:

Trilobiten bevölkerten die urzeitlichen Meere während eines Zeitraums von fast 300 Millionen Jahren (Kambrium - Perm, vor 545-250 Mio. Jahren). Diese urtümliche Klasse der Gliederfüßer zeichnet sich durch einen großen Formenreichtum aus, so daß man heute über 15000 Arten, die sich auf etwa 1500 Gattungen in 8 Ordnungen verteilen, unterscheiden kann.

Ihre größte Blüte erreichten die Trilobiten schon im Kambrium (545-500 Mio. a), wo sie aufgrund ihrer schnellen Evolution und relativen Kurzlebigkeit hervorragende Leitfossilien bilden. Danach (ab  Ordovizium) ging es mit ihnen beständig trotz einer Reihe von kleineren Blütezeiten bergab, bis sie dann am Ende des Perms (vor 250 Mio. a) nachkommenslos ausstarben.

Das lateinische Wort Trilobit (Dreilapper) bezieht sich auf die typische Dreiteilung des Trilobitenpanzers. Ein Trilobit besteht in Längsrichtung aus einem Kopfschild, einem Mittelteil und einem Schwanzschild. Auch in der Quergliederung ergibt sich eine Dreiteilung in ein stärker gewölbtes Mittelteil (Spindel, Achse), welches durch sogenannte Rückenfurchen- oder Längsfurchen von den flacheren Seitenteilen abgegrenzt ist.

Stachelhäuter

(Seestern, Seeigel etc.)

Die Stachelhäuter sind ein sehr alter Stamm meeresbewohnender Tiere. Sie sind meist mit mehr od. weniger spitzen Kalkstacheln bedeckt, der Darm ist als kurzer Sack oder Schlauch ausgebildet. Der Stoffwechsel wird von Wanderzellen angetrieben die in der Eiweißhaltigen Flüssigkeit des für die Fortbewegung wichtigen Wassergefäßsystems schwimmen.

Von dem Ringgefäß, das den Vorderdarm umgreift, gehen 5 Radiärgefäße aus, die ihrerseits Seitenäste entsenden, an denen die Füßchenkanäle ansetzen. Die Füßchenkanäle tragen kontraktile Ampullen und münden in schwellbare, stark muskulöse Schläuche ein. Diese ragen über die Körperoberfläche hervor und tragen an ihrem Ende einen Saugnapf. Mit diesem heften sich die Tiere fest und ziehen durch Verkürzung der Füßchen den Körper vorwärts.

Das Nervensystem besteht aus dem Schlundring und 5 davon ausstrahlenden Nervenstämmen.

Die Stachelhäuter umfassen den Unterstamm der Pelmatozoa (meist festsitzende Formen), zu denen z. B. die Klasse der Seelilien (Haarsterne) gehört, und den Unterstamm der Eleutherozoa mit den Klassen der Seesterne, Schlangensterne, Seeigel und Seewalzen; etwa 4500 heute noch lebende Arten.

Beispiel: Seestern

Ordnung der Stachelhäuter, von flach sternförmigem Körper mit meist 5 regelmäßigen Armen zum Ergreifen von Beutetieren (Muscheln, Schnecken). Mit Hilfe von Füßchen kriechen die Seesterne langsam am Boden der Meere umher. Ein Kauapparat fehlt. Arten mit kleinem Mund stülpen den Magen nach außen über die Beute, die dann außerhalb des Körpers verdaut wird. Keimdrüsen in den Armwinkeln der getrennt geschlechtlichen Tiere; Seesterne entwickeln sich aus Eiern, die im Wasser befruchtet werden, über eine Bipinnaria genannte, frei schwimmende Larve. Die Atmung erfolgt durch ausstülpbare Hautkiemen. Neben den Stacheln des Außenskeletts aus Kalk finden sich (wie bei den Seeigeln) kleine zweiklappige Greifzangen, die die Körperoberfläche säubern. Es gibt etwa 1500 Arten in fast allen Weltmeeren. Häufigste Art an den deutschen Küsten, in der Nordsee und Ostsee bis Rügen ist der Gewöhnliche Seestern, Asterias rubens.

Wirbeltiere

(Knochenfische, Lungenfische, Panzerfische (ausgestorben)

In der modernen Systematik werden die Wirbeltiere aufgelöst in die Unterstämme Kieferlose (Agnatha) und Kiefermäuler (Gnathostomata), Manteltiere (Tunicata) und Schädellose (Acrania).  Hauptkennzeichen ist der Besitz eines gegliederten Achsenskeletts (Wirbelsäule), in dessen Nähe oder in dessen Innerem sich das Rückenmark befindet, sowie einer sekundären. Der ursprüngliche Körperbau der Wirbeltiere zeigt eine Gliederung in hintereinander gelegene Abschnitte die jedoch im Lauf der Entwicklung durch Verschmelzungsprozesse stark umgeändert werden. Bei den niedersten Wirbeltieren findet man diese Gliederung noch in den segmental angelegten Muskelabschnitten oder den entsprechenden Abschnitten des Nerven- oder Skelettsystems. Bei den höheren Wirbeltieren kann man dann nur noch die Regionen (Kopf, Hals, Brust, Bauch, Becken und Schwanz) als Ergebnis der Verschmelzungsprozesse unterscheiden. Die Haut der Wirbeltiere zeigt einen zweischichtigen Bau: mehrschichtige Oberhaut (Epidermis) und darunter gelegene Lederhaut (Cutis). Die Oberhaut kann Federn, Haare, Schuppen tragen und die Mündungen von tiefer gelegenen Talg-, Schweißdrüsen beherbergen. Das Nervensystem der Wirbeltiere zeigt meist am Vorderende des Rückenmarks eine Gehirnanlage, deren 5 Teile (Vorder-, Zwischen-, Mittel-, Hinter- und Nachhirn) mehr oder weniger gut ausgebildet sein können. Das Blutkreislaufsystem ist geschlossen. Die paarigen Gliedmaßen lassen sich theoretisch von den Flossen der Fische, vom so genannten Archipterygium ("Urflosse"), ableiten, da nämlich alle Wirbeltiere (unabhängig von ihrer Lebensweise in Wasser, Luft oder auf dem Lande) auch sonst homologe Skelettelemente, nur jeweils ihren Lebensbedürfnissen angepasst, aufweisen. Die Sinnesorgane sind meist hoch entwickelt. - Die ersten Wirbeltiere entstanden wahrscheinlich in Form von Panzerfischen, die viel stärker verknöchert waren, im Silur.

Beispiel: Quastenflosser

Im Devon vor ca. 400 Millionen Jahren herrschten in Teilen der Welt ähnliche Klima-schwankungen wie heute: Regenzeiten folgten Dürren, denen wieder feuchtes Klima folgte. Diesen Bedingungen paßten sich die Süßwasserfische an: Es entwickelten sich 'Quastenflosser', die mit Lungen Luftsauerstoff atmen konnten und bereits über kräftige Flossen verfügten, wie sie für den späteren 'Landgang' nötig waren. Von diesen Fischen hat eine Art bis heute überlebt: ein 'lebendes Fossil', das erst vor relativ kurzer Zeit östlich von Afrika gefunden wurde: Latimeria chalumnae, der Quastenflosser. Und noch heute zeigen uns in den tropischen Mangroven die 'Schlammspringer', wie sich die Fische damals 'schrittweise' das Land eroberten.

Lurche (Amphibien)

Die ältesten gefundenen Fossilien von Amphibien sind ca. 365 Millionen Jahre alt - die ersten und für lange Zeit einzigen Landwirbeltiere: Das dem Devon folgende Karbon war das Zeitalter der Amphibien. Heute gibt es noch drei Lurch - Ordnungen: 

Schwanzlurche: die Salamander und Molche (Urodela) mit weltweit ca. 400 rezenten Arten

Schwanzlose bzw. Froschlurche: die Frösche, Kröten, Unken (Anura) mit fast 3500 Arten

Beinlose: die Blindwühlen (Apoda) mit ca. 150 Arten

Ein typisches Amphibium legt Eier ins Wasser: einen großen See oder nur ein paar Kubikzentimeter z. B. in einer Blattrosette. Die sich daraus entwickelnden Kaulquappen sind meist Pflanzenfresser mit inneren Kiemen, einem Seitenliniensystem ähnlich dem der Fische und einem flossigen Schwanz, und sie schwimmen wellenförmig wie ihre Fischvorfahren. Während der Umwandlung zum fertigen Lurch, der Metamorphose, entstehen Beine, die Kiemen und das Seitenliniensystem entwickeln sich zurück, und luftatmende Lungen entwickeln sich ebenso wie ein auf tierisches Eiweiß abgestimmtes Verdauungssystem. Natürlich gibt es auch Abweichungen: Mancher Schwanzlurch, z. B. der Grottenolm, bleibt sein Leben lang im Wasser und sieht auch nach der Geschlechtsreife noch aus wie eine große Kaulquappe: man bezeichnet dies als Neotenie.

Andere Lurche können auf ein Larvenstadium im Wasser verzichten: Hier brüten die Männchen (!) oder Weibchen die Eier auf dem Rücken, im Maul oder gar im Magen aus. Und es gibt lebendgebärende Lurcharten. Sowohl die Eier als auch die erwachsenen Lurche sind auf Feuchtigkeit angewiesen: In trockener Luft trocknen sie rasch aus.

Beispiel: Frösche, Ranidae;

Reptilien

(Saurier, Echsen, Schlangen, Krokodilartige)

Klasse wechselwarmer Wirbeltiere mit drüsenarmer, beschuppter oder beschilderter Haut und meist 4 Gliedmaßen, die den Körper bei der schlängelnd-kriechenden Bewegung nur unvollkommen vom Boden abheben. Die Herzkammern sind nicht völlig voneinander getrennt. Die Atmung erfolgt durch Lungen. Die Reptilien sind Eier legend oder lebend gebärend, ohne Metamorphose. Sie bilden eine sehr alte Wirbeltiergruppe, die erstmalig im Karbon auftrat. Höhepunkt der Entwicklung: Trias und Jura (Saurier). Die Hauptmasse der Reptilien starb in der Kreidezeit aus. Heute sind noch etwa 6400 vorwiegend landbewohnende Arten bekannt.

Eine stammesgeschichtliche Beziehung besteht zwischen den Reptilien und den Säugetieren durch die Theromorpha und vor allem zwischen den Reptilien und den Vögeln durch die Pseudosuchia. Reptilien und Vögel werden daher unter dem Begriff der Sauropsida vereinigt. Zur Klasse der Reptilien gehören die rezenten Ordnungen der Brückenechsen, Schildkröten, Krokodile und Schuppenkriechtiere (Echsen und Schlangen).

Beispiel: Schlangen

Dieses Reptil hat sich über Jahrmillionen von der Echse zur Schlange entwickelt.

Reste einstiger Füße kann man noch bei den Riesenschlangen anhand zweier Aftersporne erkennen. Hervorragend ausgerüstet durch einen sehr guten Geruchsinn, (Der ein Beutetier auch auf größere Distanzen erfaßt), und der Fähigkeit schon geringe Erschütterungen wahrzunehmen. (Feinde werden schon früh erkannt) hat sich die Schlange hervorragend ihren jeweiligen Lebensbedingungen angepaßt. Die Augen dagegen sind relativ schlecht entwickelt und Ohren fehlen vollkommen.

Säugetiere

Im Laufe der Evolution müßten sich aus eierlegenden Reptilien die heutigen Formen der Säuger entwickelt haben. Hierbei kam es zu einer Aufspaltung in drei Hauptgruppen; die eierlegenden Säuger (Kloakentiere), die Beutelsäuger und die plazentalen Säuger. Zu den Kloakentieren zählen zum Beispiel Ameisenigel und Schnabeltier, diese sind ursprüngliche Säugetiere, deren Vorkommen heute auf Australien und Tasmanien beschränkt ist. Sie legen Eier, die Jungen werden nicht gesäugt, sondern lecken eine milchartige Flüssigkeit, die das Muttertier am Bauch aus Drüsen absondert. Enddarm, Harn - und Geschlechlechtswege münden bei diesen Tieren in einem gemeinsamen Endstück , der Kloake. Zu der Form der plazentalen Säuger zählen z.B. das Schwein, der Hund und auch der Mensch. Die Tragezeit dieser kann sich von 9 Monaten (z.B. Mensch) bis zu 3 Jahren (Elefant) hinziehen. Die Jungen der Beuteltiere kommen in einem sehr frühen Entwicklungsstadium zur Welt. Die entgültige Entwicklung erfolgt im Brutbeutel der Mutter. Hier saugt sich das Jungtier an einer Milchzitze fest und wird dort ernährt. Diese Entwicklung dauert z. B. beim Roten Riesenkänguruh fast acht Monate. Ihr Vorkommen ist heute, bis auf einige Arten der Beutelratte in Nord- und Südamerika, auf Australien beschränkt.

Die ersten fossilen Funde von Beuteltieren stammen aus der Oberkreidezeit Nordamerikas. Dort lebten damals verschiedene Formen, die zumeist den heutigen amerikanischen Beutelratten (Didelphis) schon sehr ähnlich waren. Dies läßt vermuten, daß die Beuteltiere ursprünglich aus Amerika stammen. Die Verbreitungs- und Stammesgeschichte der amerikanischen Beutler konnte durch Fossilfunde weitgehend geklärt werden.Dagegen ist die Vorgeschichte der australischen Beuteltierfaunen noch nicht vollends geklärt, da die vorliegenden fossilen Funde zu spärlich sind. Bekannt ist allerdings, daß die Beuteltiere mit der Abtrennung Australiens von anderen Kontinenten vor dem Entstehen höherer Säuger isoliert wurden und sich somit konkurenzlos zur heutigen Vielfalt entwickeln konnten.

Die kreidezeitlichen Vorfahren der nordamerikanischen Beutelratte bildeten die Stammformen der südamerikanischen Beuteltierfauna. Sie wies zur Tertiärzeit einen erstaunlichen Formenreichtum auf, von dem die heutigen Vorkommen Südamerikas nichts mehr ahnen lassen. In der Tertiärzeit gab es dort auch noch rein pflanzenfressende Beutler mit außerordentlich hochspezialisiertem Gebiß und vor allem zahlreiche Raubbeutler (Borhyaenidae).

Ein Beispiel für die Raubbeutler ist der ausgestorbene Säbelzahnbeutler, der der ausgestorbenen Säbelzahnkatze verblüffend ähnlich war, wobei beide Formen aber nicht im geringsten miteinander verwandt waren. Diese Ahnlichkeit zwischen einem Beuteltier und einem höheren Säuger ist ein gutes Beispiel für Konvergenz, also für gleichsinnige Anpassung an gleiche Lebensumstände. Auf diese Konvergenz trifft man auch in der heutigen australischen Beuteltierfauna, da die Beuteltiere in ihrem dortigen Lebensraum z.T. gleiche Lebensformen, wie höhere Säuger auf anderen Kontinenten hervorgebracht haben; z. B. Springbeutler- Springmaus, Flugbeutler - Flughörnchen etc. .