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29.7B: Frühe menschliche Evolution - Biologie


Moderne Menschen und Schimpansen haben sich aus einem gemeinsamen Vorfahren der Hominoiden entwickelt, der sich vor etwa 6 Millionen Jahren voneinander getrennt hat.

Lernziele

  • Listen Sie die entwickelten körperlichen Merkmale auf, die verwendet werden, um Hominine von anderen Hominoiden zu unterscheiden

Wichtige Punkte

  • Moderne Menschen werden als Hominine klassifiziert, zu denen auch ausgestorbene zweibeinige menschliche Verwandte gehören, wie z Australopithecus Afrikaner, Homo habilis , und Homo erectus.
  • Es wurden nur wenige sehr frühe (vor 4 Millionen Jahren) Hominin-Fossilien gefunden, daher ist es äußerst schwierig, die Abstammungslinien der Homininen zu bestimmen.
  • Innerhalb der letzten 20 Jahre wurden drei neue Gattungen von Hominoiden entdeckt: Sahelanthropus tchadensis, Orrorin tugenensis, und Ardipithecus ramidus und kadabba, aber ihr Status in Bezug auf die menschliche Abstammung ist etwas unsicher.

Schlüsselbegriffe

  • Hominiden: die evolutionäre Gruppe, die moderne Menschen und inzwischen ausgestorbene zweibeinige Verwandte umfasst
  • Hominoid: alle Menschenaffen (wie Menschen), die zur Überfamilie Hominoidea gehören

Menschliche Evolution

Die Familie der Hominidae der Ordnung Primaten umfasst Schimpansen und Menschen. Beweise aus dem Fossilienbestand und einem Vergleich der DNA von Mensch und Schimpanse deuten darauf hin, dass Menschen und Schimpansen vor etwa 6 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren der Hominoiden abwichen. Mehrere Arten haben sich aus dem evolutionären Zweig entwickelt, der den Menschen einschließt, obwohl unsere Spezies das einzige überlebende Mitglied ist. Der Begriff Hominin (oder Hominide) wird verwendet, um sich auf die Arten zu beziehen, die sich nach dieser Aufspaltung der Primatenlinie entwickelt haben, und bezeichnet damit Arten, die näher mit dem Menschen als mit Schimpansen verwandt sind. Zu den Homininen, die im Vergleich zu den anderen Hominoiden, die hauptsächlich vierbeinig waren, zweibeinig waren, gehören die Gruppen, die wahrscheinlich unsere Spezies hervorgebracht haben: Australopithecus africanus, Homo habilis, und Homo erectus, zusammen mit nicht-vorfahrenden Gruppen wie Australopithecus boisei. Es ist schwierig, die wahren Abstammungslinien von Homininen zu bestimmen. In den vergangenen Jahren, als relativ wenige Hominin-Fossilien gefunden wurden, glaubten einige Wissenschaftler, dass die Reihenfolge, vom ältesten zum jüngsten, den Verlauf der Evolution von den frühen Homininen zum modernen Menschen demonstrieren würde. In den letzten Jahren wurden jedoch viele neue Fossilien gefunden. Es ist möglich, dass oft mehr als eine Spezies gleichzeitig am Leben war und dass viele der gefundenen Fossilien (und benannten Arten) ausgestorbene Homininenarten darstellen und keine Vorfahren des modernen Menschen sind. Es ist aber auch möglich, dass zu viele neue Arten benannt wurden.

Sehr frühe Hominins

Es gab drei Arten von sehr frühen Hominoiden, die in den letzten Jahren Schlagzeilen gemacht haben. Der älteste von diesen, Sahelanthropus tchadensis, wurde vor fast sieben Millionen Jahren datiert. Es gibt ein einziges Exemplar dieser Gattung, einen Schädel, der im Tschad an der Oberfläche gefunden wurde. Das Fossil, informell „Toumai“ genannt, ist ein Mosaik aus primitiven und weiterentwickelten Merkmalen. Bis heute ist unklar, wie dieses Fossil mit dem Bild der molekularen Daten übereinstimmt. Die Linie, die zu modernen Menschen und modernen Schimpansen führte, gabelte sich anscheinend vor etwa sechs Millionen Jahren (in Zweige unterteilt). Es wird zu dieser Zeit nicht angenommen, dass diese Art ein Vorfahre des modernen Menschen war. Es war vielleicht kein Hominin.

Eine zweite, jüngere Art (vor etwa 5,7 Millionen Jahren), Orrorin tugenensis, ist ebenfalls eine relativ neue Entdeckung, die im Jahr 2000 gefunden wurde. Es gibt mehrere Exemplare von Orrorin. Es ist nicht bekannt, ob Orrorin war ein menschlicher Vorfahre, aber diese Möglichkeit wurde nicht ausgeschlossen. Einige Funktionen von Orrorin sind denen des modernen Menschen ähnlicher als die Australopithen, obwohl Orrorin ist viel älter.

Eine dritte Gattung, Ardipithecus ramidus (vor 4,4 Millionen Jahren) wurde in den 1990er Jahren entdeckt. Die Wissenschaftler, die das erste Fossil entdeckten, fanden heraus, dass einige andere Wissenschaftler den Organismus nicht für einen Zweibeiner hielten (daher würde er nicht als Hominide angesehen). In den dazwischenliegenden Jahren wurden mehrere weitere Exemplare von Ardipithecus, darunter eine neue Art, Ardipithecus kadabba (vor 5,6 Millionen Jahren) bewiesen, dass sie zweibeinig waren. Auch hier ist der Status dieser Gattung als menschlicher Vorfahre ungewiss, aber da sie zweibeinig war, war sie ein Hominin.


Zeitleiste der menschlichen Evolution

Die Zeitleiste der menschlichen Evolution skizziert die wichtigsten Ereignisse in der evolutionären Abstammung der modernen menschlichen Spezies, Homo sapiens, während der gesamten Geschichte des Lebens, beginnend vor etwa 4,2 Milliarden Jahren bis hin zur jüngsten Entwicklung innerhalb H. sapiens während und seit der letzten Eiszeit.

Es enthält kurze Erklärungen der verschiedenen taxonomischen Ränge in der menschlichen Abstammungslinie. Die Zeitleiste spiegelt die Mainstream-Ansichten der modernen Taxonomie wider, basierend auf dem Prinzip der phylogenetischen Nomenklatur bei offenen Fragen ohne klaren Konsens, die wichtigsten konkurrierenden Möglichkeiten werden kurz skizziert.


Laktoseintoleranz

Die Laktoseintoleranz bei Erwachsenen ist eine globale Norm, keine Ausnahme oder Krankheit. (Piqsel)

Laktoseintoleranz tritt auf, wenn wir im Erwachsenenalter Milchzucker (Laktose) nicht verdauen können. Dies kann Übelkeit, Krämpfe, Blähungen und Durchfall verursachen und wird als medizinischer Zustand angesehen.

Laktose wird durch das Enzym Laktase abgebaut. Die Laktaseproduktion bei Erwachsenen entwickelte sich in menschlichen Populationen, die Tiere vor etwa 10.000 Jahren domestizierten. Diese Populationen wurden in Nord- und Mitteleuropa sowie in Hirtengemeinschaften in Afrika gefunden. Milch ist ein kalorien- und nährstoffreiches Lebensmittel, was bedeutet, dass Menschen, die Laktose verdauen könnten, besser ernährt werden und ihnen bessere Überlebens- und Fortpflanzungschancen bieten.

Mutationen, die die Verdauung von Laktose durch Erwachsene ermöglichen, breiten sich innerhalb dieser Populationen allmählich über Generationen aus. Diejenigen mit Vorfahren aus Populationen, die nicht regelmäßig domestizierte Tiere hüten und melken, wie indigene Populationen in Nord- und Südamerika und die meisten asiatischen Populationen, verfügen jedoch nicht über diese Fähigkeit. Tatsächlich bleiben etwa 65 Prozent der Erwachsenen weltweit laktoseintolerant.

Wenn 65 Prozent der Weltbevölkerung Laktose nicht verdauen können, warum wird sie dann als Krankheit behandelt? Bei einer Laktoseintoleranz ist nichts „falsch“. Die Evolution sagt uns, dass Laktoseintoleranz völlig normal ist. Wir müssen Krankheit einfach neu definieren.


Menschliche Evolution

Erfahren Sie, wie sich die frühen Menschen vom Homo habilis zum Homo erectus zum Homo sapiens entwickelten und grundlegende Überlebenswerkzeuge entwickelten.

Anthropologie, Archäologie, Biologie, Genetik

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Die Schichten, die Fossilien und archäologische Hinweise enthalten, können mit mehr als einem Dutzend Techniken datiert werden, die die Grundprinzipien der Physik, Chemie und Geowissenschaften verwenden. Einige Techniken können sogar das Alter der alten Zähne und Knochen direkt schätzen. Fortschritte in der Datierung haben die menschliche Evolution sehr aufregend gemacht!


Was ist der genetische Beweis für die menschliche Evolution?

In den letzten Jahrzehnten ist unser Verständnis der Genetik dramatisch gewachsen und liefert überwältigende Beweise dafür, dass Menschen mit allem Leben auf der Erde gemeinsame Vorfahren haben. Hier sind einige der wichtigsten Arten von genetischen Beweisen für gemeinsame Vorfahren.

1. Genetische Vielfalt. Menschliche Kinder erben 3 Milliarden Basenpaare DNA von jedem Elternteil, aber sie sind kein exaktes Duplikat. Die Veränderungsrate wurde auf durchschnittlich 70 Basen (von unseren insgesamt 6 Milliarden) pro Generation genau gemessen. Wenn wir also im Stammbaum zurückgehen, gibt es immer mehr genetische Unterschiede zwischen uns und unseren Vorfahren. Zum Beispiel gibt es etwa 140 Unterschiede zwischen Ihrer DNA und der Ihrer vier Großeltern und 210 Unterschiede zwischen Ihnen und Ihren acht Urgroßeltern und so weiter. Dies ermöglicht es uns, aus der Menge der genetischen Vielfalt zwischen zwei Arten eine Vorhersage über die Zeit zu machen, seit deren gemeinsame Vorfahrenpopulation gelebt hat. Anhand nicht-genetischer Beweise wurde geschätzt, dass der gemeinsame Vorfahr von Mensch und Schimpanse vor etwa 6 Millionen Jahren gelebt hat. Die Berechnung aus genetischen Unterschieden ergibt einen Wert, der dem Schätzwert bemerkenswert nahe kommt.

2. Genetische „Narben“. So wie Narben als Erinnerung an vergangene Ereignisse auf unserem Körper bleiben, enthält der DNA-Code „Narben“ und diese werden von Generation zu Generation weitergegeben. DNA-Narben entstehen durch Deletion oder Insertion eines Basenblocks (nicht nur einzelne Basenwechsel wie im vorherigen Abschnitt). Da wir viele davon haben (Hunderttausende) und sie genau lokalisiert werden können, dienen sie als historische Aufzeichnungen von Arten. Wenn wir dieselbe Narbe wie Schimpansen und Orang-Utans haben, muss die Deletion oder Insertion stattgefunden haben, bevor diese Arten in separate Populationen divergierten. Wenn wir und Schimpansen eine bestimmte Narbe haben, Orang-Utans jedoch nicht, können wir daraus schließen, dass die Deletion oder Insertion nach der Trennung des gemeinsamen Vorfahren von Schimpansen und Menschen von unserem gemeinsamen Vorfahren mit Orang-Utans erfolgt sein muss. Auf diese Weise können wir einen detaillierten Stammbaum der gemeinsamen Vorfahren erstellen.

3. Genetische Synonyme. In einem bestimmten Kontext bedeuten die Wörter „rund“ und „rund“ für einen Englischsprecher dasselbe – sie sind Synonyme. Auch im genetischen Code gibt es „Synonyme“ – unterschiedliche Sequenzen von DNA-Basen, die für Zellen das Gleiche bedeuten (dh sie bewirken die Produktion der gleichen Proteine). Mutationen im genetischen Code sind oft schädlich und führen dazu, dass sich ein Organismus nicht erfolgreich vermehren kann. Führt die Mutation jedoch zu einem „Synonym“, würde der Organismus genauso funktionieren und seine Gene weitervererben. Aus diesem Grund würden wir erwarten, dass die synonymen Änderungen viel effektiver weitergegeben werden als nicht-synonyme Änderungen. Genau das finden wir in der DNA von Mensch und Schimpanse: Es gibt viel mehr synonyme Unterschiede zwischen den beiden Arten als nicht-synonyme. Dies ist genau das, was wir erwarten würden, wenn die beiden Arten einen gemeinsamen Vorfahren hätten, und so liefert es einen weiteren Beweis dafür, dass Menschen und Schimpansen durch gemeinsame Abstammung von einer einzigen Vorfahrenart geschaffen wurden.

Je mehr Forschungen an der DNA betrieben werden, desto mehr Beweise finden wir, dass alles Leben verwandt ist.

Zuletzt aktualisiert am 11. März 2019

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Frühe Menschen, Neandertaler, Denisova-Menschen haben es durcheinander gebracht

Nach den superarchaischen Menschen kamen die archaischen: Neandertaler, Denisovaner und andere Menschengruppen, die nicht mehr existieren.

Archäologen haben von Neandertalern gewusst, oder Homo neanderthalensis, seit dem 19. Jahrhundert, entdeckte aber erst 2008 Denisovans (die Gruppe ist so neu, dass sie noch keinen wissenschaftlichen Namen hat). Seitdem haben Forscher entdeckt, dass sich Neandertaler und Denisova-Menschen nicht nur miteinander, sondern auch mit dem modernen Menschen paaren.

𠇊ls das Max-Plank-Institut [für evolutionäre Anthropologie] anfing, nukleare DNA-sequenzierte Daten von Neandertalern zu erhalten, wurde sehr schnell klar, dass moderne Menschen Neandertaler-DNA in sich trugen,” sagt Alan R. Rogers, Professor für Anthropologie und Biologie an der University of Utah und Hauptautor der Wissenschaftliche Fortschritte Papier. �s war ein echter Wendepunkt… Es wurde danach sehr schnell allgemein akzeptiert.”

Als erst kürzlich entdeckte Gruppe haben wir weit weniger Informationen über Denisova-Menschen als über Neandertaler. Archäologen haben jedoch Beweise dafür gefunden, dass sie etwa 100.000 Jahre lang in Sibirien mit Neandertalern gelebt und sich gepaart haben. Der direkteste Beweis dafür ist die kürzliche Entdeckung eines 13-jährigen Mädchens, das vor etwa 90.000 Jahren in dieser Höhle lebte. DNA-Analysen ergaben, dass ihre Mutter eine Neandertalerin und ihr Vater ein Denisovaner war.


Evolution erklärt nichts

“Blurk” ist ein neues Wort, gerade erfunden. Lassen Sie es uns durch Sätze ersetzen, die typischerweise in Papieren über Evolution zu finden sind:

  • Wissenschaftler stellen fest, wie das Nilpferd eine dicke Haut verwischt hat.
  • Undeutliche Medizin findet Gründe für menschliche Krankheiten wie Diabetes.
  • Nicht verwandte Arten gelangten durch konvergente Verwischung zu ähnlichen Blattformen.
  • Die neue Forschung gibt Aufschluss darüber, wie der Prozess von blurk bis zu seinem heutigen Optimum orchestriert wurde.
  • Die Ermittler meinen, dass ihre Arbeit uns dem Verständnis näher bringt, wie das Leben ursprünglich verwischt wurde.

Bringen Sie dieses Wort nun den Schülern K bis 12 und weiter in College und Graduiertenschule bei. Sagen Sie ihnen, dass alle Wissenschaftler an Unschärfe glauben. Diese Minderheiten-Gegner sind ein Makel für die Wissenschaft und eine Schande für ihr Land. Wenn die Schüler nicht lernen, wie Bluk funktioniert, wird ihr Land in der wissenschaftlichen Führung zurückfallen. Was ist verschwommen? Was auch immer es bedeutet, es impliziert eine Veränderung im Laufe der Zeit, die nach oben, unten oder seitwärts erfolgen kann (19. Dezember 2007), und sie wird durch das Stuff Happens Law bewirkt. Das Ziel aller naturwissenschaftlichen Studiengänge ist es, sich zu seriösen Verschwörern zu entwickeln. Dann werden sie “Verständnis gewinnen.”

Sehen so evolutionäre Erklärungen gedruckt wirklich aus? Lassen Sie die Leser der Richter sein.

Evolution: Wie man eine dicke Haut entwickelt (Aktuelle Biologie). “Eine neue Studie untersucht Anatomie und Genetik der Haut von Walen und Flusspferden und zeigt, dass Anpassungen an aquatische und semi-aquatische Lebensweisen entwickelt [verschwommen] konvergent in diesen Abstammungslinien.” Der Artikel verwendet die e-Wort “evolution” (und seine Ableitungen) 13 Mal, ohne zu erklären, was tatsächlich passiert ist.

Die Frage, ob diese wasserfreundlichen Anpassungen der Haut Beweise für gemeinsame Abstammung, das Produkt konvergenter Evolution oder etwas dazwischen hat nörgelte jahrelang an erfahrenen Forschern dieses Problems.

Wale und Nilpferde haben eine dicke Haut. Sie sind ähnlich, aber unterschiedlich. Ihre Haut verschwamm zu verschiedenen Zeiten. Was auch immer geschah, machte beide Tiere in ihren wässrigen Lebensräumen erfolgreich. Es war ein “evolutionär [unscharf] Durchbruch,” und jetzt eine ausführliche Studie “beleuchtet die Entwicklung [Blurk] von Wal- und Flusspferddecken,&8221 schreibt Nina Jablonski. Sie hält es als Vorbild für Schüler zum Lernen: “Dieses Papier macht Lehrbuchlektüre für angehende Studenten der vergleichenden Methode des einundzwanzigsten Jahrhunderts,&8221, sagt sie. Die Studie zeigt, dass “Haut ein dynamischer Teil der evolutionären [unscharfen] Geschichte der Säugetiere ist und dass wir gerade erst begonnen haben um seine faszinierenden Geheimnisse zu lüften.” Mit anderen Worten, das Studium der Funktionsweise von Blurk führt die Wissenschaft in ein Nirvana des Verstehens.

Wie sich die ikonischen Massenüberfälle von Armeeameisen entwickelten (Phys.org). Harvard-Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass “Armee-Ameisen-Massenüberfälle sich aus einer anderen Form der koordinierten Jagd entwickelt haben, die als Gruppen-Raid bezeichnet wird, und zwar durch die Skalierungseffekte der zunehmenden Koloniegröße.” Dies ist so, als würde man sagen, dass sich kleine Banden zu “ entwickelt haben.” große Banden, als ihre Mitgliederzahlen anstiegen. Die Ameisen sind alle nur Ameisen mit dem Verhalten, in Zahlen zu plündern. Was hat die Evolution damit zu tun?

Von unten erzählen: Wie Meeresflachwürmer lernen, die Schwerkraft zu spüren (Okayama University): Beobachtung: Plattwürmer können von unten nach oben erkennen, weil sie ein Organ namens Statozyste haben, das ein Stück Gestein (einen Statolithen) enthält, das von sensorischen Proteinen überwacht wird, die senden Nachrichten über Bewegung durch Neuronen an das Gehirn. Plattwürmer erlangen diese Funktion kurz nach dem Schlüpfen. Es ist ein erstaunliches System, das aus zahlreichen Teilen besteht. Es sieht irreduzibel komplex aus. Es ist nicht so schick wie das Schwerkraftsensororgan eines Wirbeltiers, aber es funktioniert gut für ein kleines, “einfaches” Tier. Was hat die Evolution damit zu tun? Professor Montonori Aldo sagt, Sie brauchen die Theorie von Blurk, um “Verständnis zu erlangen.” Meditieren Sie über Blurk, bis das Verständnis eintrifft.

Verstehen Der Reiz-Reaktions-Mechanismus von Acoela [Tiere ohne innere Hohlräume] kann einen grundlegenden biologischen Kontrollmechanismus aufdecken, der auf den Ursprung der bilaterischen Tiere, einschließlich des Menschen, zurückgeht. Diese Organismen sind daher Schlüssel zur Entschlüsselung des Evolutionsprozesses.

Altern als Folge der Selektion, um das Umweltrisiko des Sterbens zu verringern (Omholt und Kirkwood, PNAS 1. Juni 2021). Da das Altern auftritt, muss es einen verschwommenen Grund dafür geben. Das Stuff Happens Law würde nichts ohne guten Grund tun.

Eine neue Perspektive auf der Evolution des Alterns entwickelt, die sich auf Optimierung der Exposition einer Person gegenüber dem Sterblichkeitsrisiko im gesamten Lebensverlauf. Ein wichtiges Gefahrenquelle ist verbunden mit dem Akt des Erwerbs der Energie, die für alle Funktionen des Lebens notwendig ist. Insbesondere wird ein erheblicher Teil der Lebenszeit-Energieaufnahme für somatische Pflege. Wir zeigen, wie das Sterblichkeitsrisiko durch zurückhaltende Allokation zur somatischen Erhaltung reduziert wird können erweitern lebenslange Fitness aber zu Alterung führen. Unsere Ergebnisse werden in Bezug auf aktuelle Theorien zur Evolution des Alterns, wo wir es erwarten hilft zu erhellen das Debatte über die Mechanismen, die dem Altern in freier Wildbahn zugrunde liegen, und die Art und Rolle von Kompromissen.

War das sinnvoll? Wer hat sich für diese Strategie entschieden? Evolution? Komm schon. Omholt und Kirkwood schlüpfen einfach in einen Prozess, der die lebenslange Fitness irgendwie verbessern kann. Vielleicht führte die “stabilisierende Selektion” dazu. Sie hoffen, dass ihre “frische Perspektive” dazu beitragen wird, die Debatte zu beleuchten” darüber, wie das Altern verwischt wird. Jetzt verstehst du, nicht wahr? Dies erklärt, warum Eltern oft noch Jahrzehnte nach ihren gebärfähigen Jahren leben, oder? Hier ihre abschließende Bemerkung: “Wir erkennen das an weitere theoretische sowie experimentelle Arbeiten werden erforderlich sein, bevor man zu einem festen Ergebnis kommen kann An der Erklärungsbereich der Hypothese, die wir vorschlagen in dieser Zeitung.” Okay, dann vergiss alles, was sie gesagt haben.

Die Evolutionsmedizin sucht bei unseren frühen menschlichen Vorfahren nach Erkenntnissen über Erkrankungen wie Diabetes (Die Unterhaltung). Drei Darwin-betrunkene Schriftsteller erklären ihre Meisterschaft im Umgang mit Unschärfe zur Wahrsagerei: “Wie alle Lebewesen ist der Mensch das Produkt einer komplexen Evolutionsgeschichte.

Ein mehr tiefes Verständnis unserer Evolution ist notwendig um unserer gesamten Gemeinde eine bessere Gesundheitsversorgung zu bieten. Bevor die Medizin Fortschritte machen kann, wir müssen verstehen woher wir kamen.

Ah, das versprochene Verständnis. Aber wenn wir aus einem gedankenlosen Prozess des Verwischens kommen, dann ist es uns egal, ob wir leben oder sterben. Es braucht einen Menschen, der nach dem Ebenbild Gottes geschaffen ist, um sich um andere Menschen zu kümmern. Warum sollte sich ein Doctor of Blurk um Sie kümmern, wenn er nicht weitergeben kann? Ihre Gene, und mach dir keinen Kopf darüber Ihre Fitness.

Warum wachsen uns mehr Haare auf dem Kopf als auf unserem Körper? (Live-Wissenschaft). Beobachtung: Menschen sind im Gegensatz zu anderen Primaten meist nackt, haben aber Haare auf dem Kopf. Dafür muss es einen undeutlichen Grund geben, und Tara Santora ist hier, um den Lesern mit Hilfe ihres gewählten Doktors der Blurk-Theorie, Mark Pagel, Verständnis zu vermitteln. Menschen könnten es sich leisten, ihre Haare ausfallen zu lassen, sagt er, „weil sie die einzigartige Fähigkeit hatten, mit Feuer, Schutz und Kleidung zu kompensieren“. hält aber auch nachts das Gehirn warm. Der Verwischungsprozess funktionierte alles ohne nachzudenken, Sie sehen, warum Nacktmulle und Dachse, beides Säugetiere, die im Dreck wühlen, zu gegensätzlichen Strategien kamen. Aber vielleicht war es sexuelle Selektion. Oder vielleicht war die Theorie der Wasseraffen ein Teil davon. Oder vielleicht bevorzugen Parasiten pelzige Säugetiere anstelle von nackten. Wählen Sie den verschwommenen Begriff, der Ihr Verständnis am besten verbessert. Alles ist fair, außer auf die schurkischen Anti-Blurker da draußen zu achten.

Paulus sprach von solchen Menschen: stolz, ignorant und selbsttäuscht. “Dies sage und bezeuge ich im Herrn, dass du nicht länger wie die Heiden in der Sinnlosigkeit ihrer Gedanken wandeln darfst. Sie sind in ihrem Verständnis verdunkelt, entfremdet vom Leben Gottes aufgrund der Unwissenheit, die in ihnen ist, aufgrund ihrer Herzenshärte (Epheser 4,17-18). Der Psalmist bemerkte: „Der Mensch in seiner Pracht, noch ohne Verständnis, ist wie die Tiere, die umkommen“ (Psalm 49:20). Verständnis entsteht dadurch, dass man den Schöpfer kennt und durch Glauben eine Beziehung zu ihm hat: “Deine Hände haben mich gemacht und geformt, geben mir Verständnis, damit ich deine Gebote lernen kann” (Psalm 119:73).


Wie die Europäer weiße Haut entwickelten

NS. LOUIS, MISSOURI—Die meisten von uns betrachten Europa als die Heimat der Weißen. Aber eine neue Studie zeigt, dass blasse Haut sowie andere Merkmale wie Größe und die Fähigkeit, Milch als Erwachsene zu verdauen, vor relativ kurzer Zeit in den meisten Teilen des Kontinents angekommen sind. Die Arbeit, die hier letzte Woche auf der 84. Jahrestagung der American Association of Physical Anthropologists vorgestellt wurde, bietet dramatische Beweise für die jüngste Entwicklung in Europa und zeigt, dass die meisten modernen Europäer nicht mehr so ​​​​aussehen wie vor 8000 Jahren.

Die Ursprünge der Europäer sind im vergangenen Jahr stark in den Fokus gerückt, als Forscher die Genome alter Populationen und nicht nur einiger Individuen sequenziert haben. Durch den Vergleich wichtiger Teile der DNA in den Genomen von 83 antiken Individuen aus archäologischen Stätten in ganz Europa berichtete das internationale Forscherteam Anfang des Jahres, dass die Europäer heute eine Mischung aus mindestens drei alten Populationen von Jägern und Sammlern und Bauern sind die in den letzten 8000 Jahren in getrennten Wanderungen nach Europa gezogen sind. Die Studie ergab, dass eine massive Migration von Yamnaya-Hirten aus den Steppen nördlich des Schwarzen Meeres vor etwa 4500 Jahren indogermanische Sprachen nach Europa gebracht haben könnte.

Jetzt geht eine neue Studie des gleichen Teams tiefer in diese bemerkenswerten Daten ein, um nach Genen zu suchen, die einer starken natürlichen Selektion unterzogen wurden – einschließlich solcher Eigenschaften, die so günstig sind, dass sie sich in den letzten 8000 Jahren schnell in ganz Europa verbreitet haben. Der Populationsgenetiker Iain Mathieson, ein Postdoc im Harvard-Labor des Populationsgenetikers David Reich, fand beim Vergleich der alten europäischen Genome mit denen neuerer aus dem 1000-Genome-Projekt fünf Gene, die mit Veränderungen in der Ernährung und der Hautpigmentierung in Verbindung stehen, die stark natürlich sind Auswahl.

Zunächst bestätigten die Wissenschaftler einen früheren Bericht, dass die Jäger und Sammler in Europa laut einem Poster vor 8000 Jahren den Zucker in der Milch nicht verdauen konnten. Sie stellten auch eine interessante Wendung fest: Die ersten Bauern konnten auch keine Milch verdauen. Den Bauern, die vor etwa 7800 Jahren aus dem Nahen Osten kamen, und den Yamnaya-Hirten, die vor 4800 Jahren aus den Steppen kamen, fehlte die Version des LCT Gen, das es Erwachsenen ermöglicht, Zucker in der Milch zu verdauen. Erst vor etwa 4300 Jahren fegte die Laktosetoleranz durch Europa.

In Bezug auf die Hautfarbe fand das Team ein Flickwerk der Evolution an verschiedenen Stellen und drei verschiedene Gene, die helle Haut erzeugen, was eine komplexe Geschichte darüber erzählt, wie sich die Haut der Europäer in den letzten 8000 Jahren zu viel heller entwickelt hat. Man nimmt an, dass die modernen Menschen, die aus Afrika kamen, um Europa vor etwa 40.000 Jahren zu besiedeln, dunkle Haut hatten, was in sonnigen Breiten von Vorteil ist. Und die neuen Daten bestätigen, dass die frühen Jäger und Sammler in Spanien, Luxemburg und Ungarn vor etwa 8500 Jahren auch eine dunklere Haut hatten: Ihnen fehlten Versionen von zwei Genen –SLC24A5 und SLC45A2—die heute bei Europäern zu Depigmentierung und damit zu blasser Haut führen.

Aber im hohen Norden – wo schwache Lichtverhältnisse blasse Haut begünstigen würden – fand das Team bei Jägern und Sammlern ein anderes Bild: Sieben Personen aus der 7700 Jahre alten archäologischen Stätte Motala in Südschweden hatten beide Genvarianten für helle Haut, SLC24A5 und SLC45A2. Sie hatten auch ein drittes Gen, HERC2/OCA2, das blaue Augen verursacht und auch zu heller Haut und blondem Haar beitragen kann. So waren die alten Jäger und Sammler des hohen Nordens bereits blass und blauäugig, aber die in Mittel- und Südeuropa hatten dunklere Haut.

Als dann die ersten Bauern aus dem Nahen Osten nach Europa kamen, trugen sie beide Gene für helle Haut. Als sie sich mit den einheimischen Jägern und Sammlern kreuzten, fegte eines ihrer hellen Hautgene durch Europa, so dass auch Mittel- und Südeuropäer begannen, hellere Haut zu haben. Die andere Genvariante, SLC45A2, war bis vor etwa 5800 Jahren auf niedrigem Niveau, als es auf eine hohe Frequenz anstieg.

Das Team verfolgte auch komplexe Merkmale wie die Körpergröße, die das Ergebnis des Zusammenspiels vieler Gene sind. Sie fanden heraus, dass die Selektion bei Nord- und Mitteleuropäern seit 8000 Jahren mehrere Genvarianten für die Größe stark begünstigte, mit einem Schub durch die Yamnaya-Migration, die vor 4800 Jahren begann. Die Yamnaya haben das größte genetische Potenzial, um von allen Populationen groß zu werden, was mit den Messungen ihrer alten Skelette übereinstimmt. Im Gegensatz dazu begünstigte die Selektion in Italien und Spanien ab 8000 Jahren kleinere Menschen, so das Papier, das jetzt auf dem bioRxiv-Preprint-Server veröffentlicht wurde. Vor allem Spanier schrumpften vor 6000 Jahren, vielleicht als Folge der Anpassung an kältere Temperaturen und eine schlechte Ernährung.

Überraschenderweise fand das Team bei intensiver Selektion keine Immungene, was der Hypothese widerspricht, dass Krankheiten nach der Entwicklung der Landwirtschaft zugenommen hätten.

Das Papier gibt nicht an, warum diese Gene einer so starken Selektion unterzogen worden sein könnten. Aber die wahrscheinliche Erklärung für die Pigmentierungsgene ist die Maximierung der Vitamin-D-Synthese, sagte die Paläoanthropologin Nina Jablonski von der Pennsylvania State University (Penn State), University Park, als sie sich die Ergebnisse des Posters auf dem Treffen ansah. Menschen, die in nördlichen Breiten leben, bekommen oft nicht genug UV, um Vitamin D in ihrer Haut zu synthetisieren und Vitamin D, das natürlich in Milch vorkommt. „Was wir für ein ziemlich einfaches Bild der Entstehung von depigmentierter Haut in Europa hielten, ist ein spannendes Flickwerk der Selektion, da sich die Populationen in nördliche Breitengrade zerstreuen“, sagt Jablonski. „Diese Daten machen Spaß, weil sie zeigen, wie viel Entwicklung in letzter Zeit stattgefunden hat.“

Der anthropologische Genetiker George Perry, ebenfalls von Penn State, stellt fest, dass die Arbeit zeigt, wie das genetische Potenzial eines Individuums durch seine Ernährung und Anpassung an seinen Lebensraum geprägt wird. „Wir bekommen jetzt ein viel detaillierteres Bild davon, wie die Auswahl funktioniert.“


Ein früher Übergang der Zellform treibt die evolutionäre Expansion des menschlichen Vorderhirns an

The human brain has undergone rapid expansion since humans diverged from other great apes, but the mechanism of this human-specific enlargement is still unknown. Here, we use cerebral organoids derived from human, gorilla, and chimpanzee cells to study developmental mechanisms driving evolutionary brain expansion. We find that neuroepithelial differentiation is a protracted process in apes, involving a previously unrecognized transition state characterized by a change in cell shape. Furthermore, we show that human organoids are larger due to a delay in this transition, associated with differences in interkinetic nuclear migration and cell cycle length. Comparative RNA sequencing (RNA-seq) reveals differences in expression dynamics of cell morphogenesis factors, including ZEB2, a known epithelial-mesenchymal transition regulator. We show that ZEB2 promotes neuroepithelial transition, and its manipulation and downstream signaling leads to acquisition of nonhuman ape architecture in the human context and vice versa, establishing an important role for neuroepithelial cell shape in human brain expansion.

Schlüsselwörter: ZEB2 brain brain expansion cell shape chimpanzee evolution gorilla neural stem cells neuroepithelium organoids.

Copyright © 2021 MRC Laboratory of Molecular Biology. Herausgegeben von Elsevier Inc. Alle Rechte vorbehalten.

Interessenkonflikt-Erklärung

Declaration of interests The authors declare no competing interests.

Figuren

Human and ape stem cells and organoids are highly comparable in terms of…

Human telencephalic organoids are larger…

Human telencephalic organoids are larger with extended apical lumens (A) Schematic of the…

Ape NE cells undergo cell…

Ape NE cells undergo cell shape transition before the onset of neurogenesis, related…

Human NE cells exhibit species-specific…

Human NE cells exhibit species-specific differences in cell shape (A) Representative immunofluorescence images…

Delayed human NE transition is…

Delayed human NE transition is associated with a shorter cell cycle (A) Immunofluorescent…

Live imaging of human and…

Live imaging of human and gorilla cerebral organoids, related to Figure 3 Representative…

Ape organoids exhibit comparable developmental…

Ape organoids exhibit comparable developmental molecular trajectories (A) Schematic of the timeline for…

RNA-seq data analysis pipeline and…

RNA-seq data analysis pipeline and normalization, related to Figure 4 A. Workflow summarizing…

The human neuroepithelium exhibits differential…

The human neuroepithelium exhibits differential temporal dynamics of morphogenesis genes (A) Clustering genes…

Expression patterns of key factors…

Expression patterns of key factors with differential temporal dynamics, related to Figure 5…

Decreased ZEB2 leads to expanded…

Decreased ZEB2 leads to expanded NE with delayed transition (A) Mean temporal expression…

ZEB2 expression and targeting for…

ZEB2 expression and targeting for loss of function, related to Figure 6 A.…

50% reduction in ZEB2 mRNA levels the mutant stem cells retain expression of pluripotency markers at comparable levels to WT H9 hESCs. WT and ZEB2 +/− were run on the same gel but not adjacent to each other, the dashed line indicates where the gel was spliced. K. Full length western blot for ZEB2 in WT and ZEB2 +/− organoids at day 15 – loading control was GAPDH L. Box and whiskers plot reporting the quantifications of the number of TBR2+ cells per unit area (TBR2+ cells/mm 2 ) in day 16 WT and ZEB2 +/− organoids. Quantifications were performed by manual counting on n = 52 WT and n = 68 ZEB2 +/− ventricles corresponding to 12 organoids from 2 distinct batches. A two-tailed Mann-Whitney U test was used for statistical comparison ( ∗∗∗∗ p < 0.0001). M. Representative immunofluorescence images of day 55 WT and ZEB2 +/− cerebral organoid buds used for quantifications shown in N. Scale bar: 200 μm. N. Box and whiskers plot reporting the quantifications of the number of TBR2+ cells per unit area (TBR2+ cells/mm 2 ) in day 55 WT and ZEB2 +/− organoids. Quantifications were performed using an automated cell segmentation pipeline on n = 17 WT and n = 17 ZEB2 +/− organoid regions from 3 distinct batches. A two-tailed Mann-Whitney U test was used for statistical comparison (ns, p = 0.1139). O. Plasmid maps of the CRISPR homology-directed repair (HDR) templates used to target the AAVS1 safe-harbor locus in H9 hESC cells – top is the CAG-lox-STOP-lox-ZEB2-GFP-Flag inducible expression construct and bottom is the construct encoding CRE recombinase under the control of a tetracycline responsive promoter and the reverse tetracycline transactivator (rtTA) driven by the CAG promoter. P. UCSC Genome Browser view of the AAVS1 locus and CRISPR-Cas9 targeting strategy of intron 1 of PPP1R12C. The promoter-less splice-acceptor (SA), T2A peptide-linked “gene trap” is such that expression of the promoter-less selection cassette is driven by the endogenous PPP1R12C gene, thus effectively eliminating false-positive background arising from random integration. The panel reports the PCR genotyping strategy – upon successful targeting of the AAVS1 locus, while amplicon 1 is lost due to the size increase following insert integration, amplicons 2 and 3 are gained - see Figure S7A. Q. PCR gel showing successful genotyping of the two rescue clones used for the experiments shown. R. Representative brightfield images of day 15 ZEB2 +/− iZEB2 cerebral organoids treated with and without doxycycline. Scale bar: 100 μm. S. Representative immunofluorescence images of ZEB2 +/− iZEB2 treated with and without doxycycline stained for GFP, TBR2 and DAPI. Scale bar: 100 μm T. Box and whiskers plot reporting the quantifications done using an automated cell segmentation pipeline of the number of TBR2+ cells per unit area (TBR2+ cells/mm 2 ) in day 15 ZEB2 +/− iZEB2 organoids - colony 1: -Dox (n = 17 organoid regions), +Dox (n = 16 organoid regions) colony 2: -Dox (n = 13 organoid regions), +Dox (n = 13 organoid regions) from three independent batches. Mann-Whitney U tests, two-tailed ( ∗∗ p < 0.01).