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Selektion

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Einleitung

Selektion bedeutet in der Evolutionsbiologie, dass sich Individuen mit bestimmten erblichen Merkmalen unter gegebenen Umweltbedingungen im Durchschnitt unterschiedlich erfolgreich fortpflanzen. So können sich Merkmals- und Allelhäufigkeiten über Generationen verändern. Du lernst, Selektion von Zufall und gezielter Züchtung zu unterscheiden.

Zielgruppe: Schülerinnen und Schüler der Klassen 9–11; Vorkenntnisse: Genetik, Mutation und Evolution. Lernzeit: etwa 90–120 Minuten.

Voraussetzungen natürlicher Selektion

In einer Population unterscheiden sich Individuen. Mutation und Rekombination erzeugen genetische Variation. Ein Teil dieser Unterschiede ist erblich. Wenn Umweltbedingungen beeinflussen, wie viele überlebende, fortpflanzungsfähige Nachkommen Individuen haben, wirkt natürliche Selektion. Entscheidend ist nicht bloß das Überleben, sondern der Fortpflanzungserfolg. Ein Merkmal ist nicht grundsätzlich gut oder schlecht: Sein Vorteil hängt vom Lebensraum ab. Selektion erzeugt keine zielgerichteten Mutationen, sondern wirkt auf vorhandene Unterschiede. Ohne vererbbare Unterschiede führt unterschiedliche Überlebensrate nicht zwingend zu evolutionärer Anpassung.

Videoauftrag: Notiere die drei Bedingungen Variation, Vererbbarkeit und unterschiedlicher Fortpflanzungserfolg.

Formen der Selektion

Bei gerichteter Selektion wird eine Seite der Merkmalsverteilung begünstigt, etwa eine stärkere Resistenz bei Antibiotikaexposition. Bei stabilisierender Selektion haben mittlere Ausprägungen Vorteile gegenüber Extremen. Bei aufspaltender Selektion können beide Extreme im Vorteil sein, während Zwischenformen benachteiligt werden. Diese Modelle beschreiben Muster, nicht zwingend dauerhaft getrennte Populationen. Sexuelle Selektion entsteht durch Unterschiede im Paarungserfolg, etwa Partnerwahl oder Konkurrenz. Künstliche Selektion bezeichnet die Auswahl von Zuchttieren oder Kulturpflanzen durch Menschen. Die Begriffe beschreiben unterschiedliche Auswahlprozesse, die sich überschneiden können.

Beispiele aus der Natur

Galápagosfinken: Schnabelformen hängen mit verschiedenen Nahrungsquellen zusammen. Verändert sich das Nahrungsangebot, können sich die durchschnittlichen Fortpflanzungschancen unterschiedlicher Schnabelformen verschieben. Eine einzelne Beobachtung belegt jedoch noch keinen evolutionären Wandel; dazu braucht man Daten über Generationen. Birkenspanner: Helle und dunkle Falter sind auf unterschiedlich gefärbten Untergründen unterschiedlich gut getarnt. Sichtbarkeit für Fressfeinde kann die Überlebenschancen beeinflussen. Das klassische Beispiel verdeutlicht umweltabhängige Selektion; die historischen Entwicklungen hatten mehrere ökologische Einflussfaktoren.

Selektion, Zufall und Resistenz

Gendrift verändert Allelhäufigkeiten zufällig, besonders stark in kleinen Populationen. Genfluss bringt Gene durch Zu- und Abwanderung zwischen Populationen. Beide Prozesse sind von Selektion zu unterscheiden und können gleichzeitig wirken. Bei Antibiotikaresistenz können bereits vorhandene resistente Bakterien unter Antibiotikadruck einen relativen Vorteil haben. Antibiotika erzeugen nicht absichtlich passende Mutationen. Unnötige Anwendung fördert die Ausbreitung resistenter Varianten. Auch Viren und Schädlinge können durch Selektionsdruck Veränderungen ihrer Populationen zeigen.

Modelle kritisch auswerten

Stell dir 100 Käfer vor: 60 helle und 40 dunkle. Nach einer Umweltänderung haben helle Käfer durchschnittlich einen, dunkle Käfer zwei fortpflanzungsfähige Nachkommen. Unter der vereinfachenden Annahme gleicher Vererbung und ohne weitere Einflüsse entstehen 60 helle und 80 dunkle Nachkommen. Der Anteil dunkler Käfer steigt damit von 40 Prozent auf rund 57 Prozent. Das ist ein Modell, keine Vorhersage für reale Populationen. Prüfe immer Stichprobengröße, mögliche Störfaktoren, Erblichkeit und den Unterschied zwischen Korrelation und Ursache. Eine Population entwickelt sich; einzelne Organismen verändern sich während ihres Lebens nicht durch Selektion genetisch in Richtung eines benötigten Merkmals.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Welche Voraussetzung benötigt natürliche Selektion für langfristige erbliche Anpassung? (Vererbbare Variation) (!Alle Individuen sind genetisch identisch) (!Jedes Merkmal ist erworben) (!Die Umwelt bleibt immer gleich)

Was beschreibt biologische Fitness am besten? (Relativer Fortpflanzungserfolg) (!Maximale Körperkraft) (!Lange Lebensdauer allein) (!Größe eines Organismus)

Was bedeutet gerichtete Selektion? (Eine extreme Merkmalsausprägung wird begünstigt) (!Nur mittlere Werte werden begünstigt) (!Alle Varianten werden gleich begünstigt) (!Merkmale verschwinden zufällig)

Was kennzeichnet stabilisierende Selektion? (Mittlere Ausprägungen haben oft einen Vorteil) (!Beide Extreme sind immer im Vorteil) (!Es gibt keine Unterschiede) (!Nur Mutationen werden gestoppt)

Was kennzeichnet aufspaltende Selektion? (Zwei extreme Ausprägungen können begünstigt sein) (!Nur der Mittelwert wird begünstigt) (!Alle Individuen sterben) (!Gene werden absichtlich verändert)

Was ist Gendrift? (Zufällige Veränderung von Allelhäufigkeiten) (!Gezielte Auswahl durch Züchter) (!Anpassung eines Individuums aus Bedarf) (!Immer die Auswahl des stärksten Tieres)

Warum können resistente Bakterien häufiger werden? (Sie vermehren sich unter Antibiotikadruck relativ erfolgreicher) (!Das Medikament plant passende Mutationen) (!Alle Bakterien werden sofort resistent) (!Resistenz ist grundsätzlich unmöglich)

Was zeigt das Beispiel der Galápagosfinken? (Schnabelformen können mit Nahrungsnischen zusammenhängen) (!Alle Finken haben dieselbe Nahrung) (!Schnäbel verändern sich bewusst) (!Nahrung beeinflusst nie Fortpflanzung)

Was ist künstliche Selektion? (Auswahl von Zuchtmerkmalen durch Menschen) (!Zufällige Gendrift im Meer) (!Ausschließlich sexuelle Partnerwahl) (!Eine Mutation ohne Vererbung)

Auf welcher Ebene lässt sich evolutionäre Veränderung messen? (An Merkmals- und Allelhäufigkeiten über Generationen) (!An der Absicht eines einzelnen Tiers) (!Nur am Körpergewicht eines Individuums) (!An einem einmaligen Wetterereignis)

Memory

Variation	Unterschiede zwischen Individuen
Mutation	Veränderung des Erbguts
Fitness	Relativer Fortpflanzungserfolg
Gendrift	Zufällige Häufigkeitsänderung
Genfluss	Austausch von Genen zwischen Populationen
Rekombination	Neukombination genetischer Varianten

Drag and Drop

Ordne die Begriffe zu.	Beschreibung
Gerichtete Selektion	Eine Randform wird begünstigt
Stabilisierende Selektion	Mittlere Merkmale sind im Vorteil
Aufspaltende Selektion	Beide Extreme werden begünstigt
Sexuelle Selektion	Paarungserfolg entscheidet mit
Künstliche Selektion	Menschen wählen Zuchtmerkmale

Kreuzworträtsel

Mutation	Wie heißt eine Veränderung des Erbguts?
Variation	Wie heißen Unterschiede zwischen Individuen?
Fitness	Wie nennt man relativen Fortpflanzungserfolg?
Gendrift	Wie heißt die zufällige Änderung von Allelhäufigkeiten?
Genfluss	Wie heißt der Genaustausch zwischen Populationen?
Selektion	Wie heißt die nicht zufällige Auslese nach Fortpflanzungserfolg?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Begriffsnetz: Zeichne ein Netz mit Variation, Vererbung und Fitness.
Beispielsuche: Finde zwei alltägliche Beispiele für Züchtung und beschreibe die Auswahl.
Bildanalyse: Beschreibe die beiden Falterformen ohne eine unbelegte Ursache zu behaupten.
Videozusammenfassung: Fasse drei Kernaussagen des eingebundenen Videos in eigenen Worten zusammen.

Standard

Käfermodell: Berechne die Anteile im Käferbeispiel und stelle sie in einem Diagramm dar.
Finkenvergleich: Vergleiche die Schnäbel und formuliere eine überprüfbare Hypothese.
Datenrecherche: Recherchiere eine seriöse Untersuchung zu Antibiotikaresistenz und belege deine Aussagen.
Interview: Befrage eine Fachperson zur Züchtung oder Biodiversität und dokumentiere die Antworten ohne persönliche Daten.

Schwer

Simulationsprojekt: Simuliere drei Generationen mit zwei erblichen Varianten und veränderten Fortpflanzungsraten.
Versuchsplanung: Entwirf ein ethisch unbedenkliches Papiermodell zur Tarnung und kontrolliere Störfaktoren.
Quellenkritik: Vergleiche zwei Darstellungen des Birkenspanners und beurteile die Evidenz.
Transfer: Entwickle eine begründete Strategie zur Verringerung unnötigen Antibiotikaeinsatzes.

Lernkontrolle

Mechanismus: Erkläre anhand einer neuen Population, warum Variation und Vererbung nötig sind.
Modellvergleich: Vergleiche gerichtete, stabilisierende und aufspaltende Selektion anhand von Verteilungen.
Datenbewertung: Beurteile, ob die Käferdaten Selektion beweisen, und nenne fehlende Informationen.
Resistenz: Erkläre die Rolle des Selektionsdrucks ohne zielgerichtete Mutation zu unterstellen.
Transferaufgabe: Unterscheide bei einer kleinen Inselpopulation Selektion, Gendrift und Genfluss.

Lernnachweis

Du kannst einen nachvollziehbaren Kurzbericht mit Hypothese, Datentabelle, Diagramm und Schlussfolgerung vorlegen. Du erklärst die Bedingungen von Selektion, vergleichst ihre Formen, erkennst Grenzen von Modellen und belegst Quellen. Eine eigene Simulation oder eine kommentierte Bildanalyse zeigt die Anwendung.

OER und Wikipedia

Bildquellen und Rechte:

Peppered moths.jpg – Khaydock, CC BY-SA 3.0, Darstellung zum Birkenspanner.
Darwin's finches.png – Kiwi Rex / Sittaco und genannte Bildurheber, CC BY-SA 4.0, Fotomontage.

Video: Natural Selection: Life's Way of Stayin' Alive – CrashCourse, YouTube; nur eingebettet, keine Lizenz zur freien Weiterverbreitung behauptet. Fachliche Vertiefung: Natürliche Selektion, Evolution, Populationsgenetik, Antibiotikaresistenz.