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Warum gibt es die Vorfahren der Vögel noch?

Warum gibt es die Vorfahren der Vögel noch?


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Wenn ich mich nicht irre, glauben Wissenschaftler, dass Vögel aus Reptilien hervorgegangen sind. Warum gibt es die Vorfahren der Vögel (dh Reptilien) noch?


Einführung in die Phylogenie

Kurze Einführung in die Speziation

Reden wir über Artbildung. Speziation ist der Prozess, bei dem eine einzelne Abstammungslinie in zwei gespalten wird. Dies geschieht auf verschiedene Weise (allopatrisch vs sympatrisch vs parapatrisch, BDM-Modell und andere). Ich werde im Folgenden einen einfachen Fall der allopatrischen Artbildung betrachten, da er am einfachsten zu verstehen ist (obwohl nicht unbedingt der Prozess, der die meisten Artbildungsereignisse verursacht).

Folgen Sie der Geschichte einer Abstammungslinie durch ihre Artbildungsereignisse

Denken Sie an eine Bevölkerung zu einer Zeit $t=0$. Nennen wir diese SpeziesEIN(zumEINVorfahr). Stellen Sie sich vor, dass eine ökologische Veränderung eine Barriere mitten in der Reichweite dieser Population von mit sich bringtEIN. Eine solche Barriere könnte ursprünglich durch ein Feuer, einen Fluss, der seine Richtung geändert hat, oder eine "auftauchende" Bergkette verursacht werden. Die beiden jetzt isolierten Populationen können im Laufe der Zeit zufällig auseinandergehen. Dies nennen wir ein Artbildungsereignis. Beachten Sie, dass bei diesem Modell keine Auswahl erforderlich ist, um die Artbildung zu erklären. Nennen wir die beiden divergierenden PopulationenBundCdie zur Zeit existieren $t=1$.

Jetzt stell dir vorCgeht unter ein anderes Artbildungsereignis und spaltet sich in die Populationen aufDundE. Gleichzeitig BevölkerungBhaben sich vielleicht ziemlich verändert, so dass wir sie vielleicht nennen möchtenF. Hier ist ein Diagramm der Situation

F D ----- E t=2 | | B ------------- C t=1 | A t=0

EINist ein Vorfahr vonB,C,D,EundFund existiert heute nicht mehr.Bist ein Vorfahr vonFexistiert aber heute nicht.Cist ein Vorfahr von beidenDundEund existiert heute nicht mehr. Lass noch etwas Zeit vergehen und du wirst vielleicht irgendwann beim folgenden Baum landen

G ----- H K I ----- J t=3 | | | F D ----- E t=2 | | B ------------- C t=1 | A t=0

Zum Zeitpunkt $t=3$, nur Arteng,h,ich,KundJexistieren heute, die anderen sind Vorfahren aktueller Arten. Lassen Sie uns diesen Baum noch weiter ausbauen.

L ----- M N O P ----- Q t=4 | | | | G ----- H K I ----- J t=3 | | | F D ----- E t=2 | | B ------------- C t=1 | A t=0

Sie werden feststellen, dass die Abstammungslinieichausgestorben irgendwann zwischen $t=3$ und $t=4$.

Benennen von Teilmengen des Baums

Reptilien

Ich schlage jetzt vor, einen generischen Namen für alle Linien zu geben, die in dem von uns gezeichneten Baum vorhanden sind (den wir übrigens einen phylogenetischen Baum nennen). Nennen wir sie Reptilien. Also alle ArtenEIN,B,C,D,E,F,J,ich,J,K,L,m,n,Ö,PundQsind Reptilien.

Vögel und Säugetiere

Betrachten wir nun eine Teilmenge dieses Baums. Betrachten wir die Teilmenge der ArtenJ,PundQnur. Nennen wir sie Vögel. Rufen wir auch an Säugetiere die von den Arten zusammengestellte Untermengeg,Lundm.

Eidechsen (und andere)

Lass uns endlich anrufen Eidechsen alle Reptilien das sind nicht Vögel, noch Säugetiere (eigentlich wäre es richtiger, diese Gruppe zu nennen lizard_crocodile_turtles_snake_amphibians_tuatura). Natürlich ist der richtige Baum viel größer! Den Baum des Lebens können Sie übrigens auf OneZoom.org selbst erkunden.

Was ist ein Taxon?

Eine Artengruppe wird übrigens als Taxon (Plur. Taxa) bezeichnet.

Monophyletische Taxa

Vielleicht fällt Ihnen direkt auf, dass es zwischen den Gruppen, die wir genannt haben, etwas grundlegend anderes gibt Säugetiere, Vögel und Reptilien zu dem, den wir angerufen haben Eidechsen. In der Tat Säugetiere, Vögel und Reptilien werden monophyletisch genannt, da sie aus einem bestimmten Vorfahren und all seinen Nachkommen bestehen. Eidechse andererseits ist sie nicht monophyletisch. Ein monophyletisches Taxon wird auch als Klade bezeichnet. Unten ist eine Grafik, die darstellt, was ein monophyletisches Taxon ist. Es verwendet auch die Begriffe polyphyletisch und paraphyletisch, um verschiedene Arten von nicht-monophyletischen Taxa zu beschreiben

Konzept der Arten

Vielleicht möchten Sie mehr über die Probleme hinter dem Artenkonzept erfahren in dem Beitrag Wie hätten sich Menschen mit Neandertalern gekreuzt, wenn wir eine andere Spezies wären?

Konzept der taxonomischen Ränge

Was wir als Klasse, Orden oder Familie bezeichnen, ist auch etwas willkürlich. Zum Beispiel betrachten wir allgemein das monophyletische Taxon Säugetiere ist eine Klasse. Es gibt jedoch keinen nicht willkürlichen Grund für den Anruf Säugetiere eher eine klasse als Eutheria (eutherie = Plazenta-Säugetier).


Internetquellen

Ich nehme an, das Obige hat einen großen Teil Ihrer Frage beantwortet. Sie können alles, was ich gerade geschrieben habe (und vieles mehr), in jedem guten Einführungskurs in die Evolutionsbiologie lesen. Erwägen Sie, einen kurzen Blick darauf zu werfen Evolution verstehen von UC Berkeley zum Beispiel wie @MattDMo in den Kommentaren vorgeschlagen hat.

Probleme in deinem Beitrag

Es gibt Probleme in Ihrem Beitrag, die nicht in einem einzigen Beitrag behandelt werden können (ein weiterer Grund für Sie, einem kurzen Einführungskurs in die Evolution zu folgen). Im Folgenden betrachte ich Ihren Beitrag Stück für Stück hauptsächlich, um auf einige Probleme hinzuweisen

Wissenschaftler glauben

Schreckliche Aussage. Mit Glauben beziehen wir uns oft auf einen nicht gerechtfertigten Glauben, d. Die Aussage legt daher nahe, dass nicht gerechtfertigte Überzeugungen einen Platz in der Wissenschaft haben, während dies nicht der Fall ist. Indem man die Semantik ein wenig verliert, könnte man sagen, dass Wissenschaftler "wissen" oder nicht wissen, aber sie glauben nicht ohne gute Gründe zu glauben.

dass Vögel sich aus Reptilien entwickeln

Dies ist irreführend (und es führt Sie in die Irre), weil Sie mit "Reptilien" an eine Linie denken, die derzeit existiert. Auch der Ausdruck "sind sich entwickelt aus" klingt sehr falsch. Der Ausdruck "hat sich entwickelt aus" wäre richtiger.

Evolution stattfinden, damit der Organismus in der Umwelt überleben kann, indem er neue Charaktere entwickelt

Dies ist sowohl semantisch als auch falsch (Problem der Kausalität bei der Aussageso dass) und im Sinne der Definition von Evolution. Sie scheinen Evolution mit natürlicher Selektion zu verwechseln.

Nach natürlicher Selektion

Natürliche Selektion ist ein Prozess, keine Erklärung. Es ist, als würde man "nach der Schwerkraft" sagen. Die Semantik ist falsch, man sollte sagen "nach der Gravitationstheorie" oder "nach der Evolutionstheorie" (oder eventuell "nach der Theorie der natürlichen Auslese").

Nach der natürlichen Selektion überleben diejenigen mit günstigen Variationen und diejenigen mit ungünstigen sterben

Sie scheinen diese Aussage eher auf die Fitness auf Populationsebene anzuwenden (was hauptsächlich falsch wäre) als auf die Fitnessvarianz innerhalb einer Population.

Warum gibt es die Vorfahren der Vögel (dh Reptilien) noch?

Die Vorfahren der Vögel existieren nicht mehr. Ich hoffe, das wurde aus den obigen Erläuterungen klar.

Warum wurden sie nicht durch natürliche Selektion eliminiert?

Dieser Satz legt nahe, dass Sie nicht wirklich verstehen, was natürliche Auslese ist, aber dies ist eine Geschichte für ein anderes Mal. Mehr über die natürliche Auslese erfahren Sie in Understanding Evolution von UC Berkeley.


Reptilien, die sich aus Vögeln entwickeln, sind ein Beispiel für divergente Evolution. Dieser Wiki-Artikel enthält weitere Informationen. Im Wesentlichen sind sowohl Vögel als auch Reptilien noch da, weil sie beide eine Nische füllen. Das heißt, getrennte Vögel und Reptilien haben einen gemeinsamen Vorfahren, und irgendwann wich ihre Entwicklung auseinander. Zu diesem Zeitpunkt hatten Birdoide, die die "Vogel"-Nische besser ausfüllten, eine höhere Fitness, und Reptiloiden, die die "Reptilien"-Nische besser füllten, hatten eine höhere Fitness, so dass Vögel sich eher wie Vögel entwickelten und Reptilien sich entwickelten, um Reptilien zu bleiben.


Evolution hat immer wieder lächerliche flugunfähige Vögel gemacht

Wenn man einen Strauß wie ein gemeiner zweibeiniger Staubwischer über die Ebene sprinten sieht, könnte man meinen, ein Fehler sei gemacht worden. Dies ist doch nicht einer der stolzeren Momente der Evolution? Aber neue genetische Beweise besagen, dass die Gruppe der Vögel, darunter Strauße, Emus und andere unbeholfene Vögel, alle von fliegenden Vorfahren stammten. Sie verloren die Fähigkeit zu fliegen nicht einmal, sondern immer wieder. Irgendetwas muss funktioniert haben. Die Laufvögel sind eine Gruppe von Vögeln, zu der der Strauß und der Emu sowie die Kiwi, die Nandus (wie ein kleinerer südamerikanischer Strauß) und der Kasuar (mit einem hellblauen Gesicht und einem Zehennagel auf dem Kopf) gehören. Es gab auch den Moa von Neuseeland und den Elefantenvogel von Madagaskar – riesige Big Bird-Arten, die in den letzten hundert Jahren wahrscheinlich durch den Menschen ausgestorben sind. Die Vögel selbst sind ziemlich offensichtlich, aber die Geschichte der Laufvögel-Evolution "war schon immer ein umstrittenes Thema", sagt Oliver Haddrath, ein Ornithologie-Forschungstechniker und Doktorand am Royal Ontario Museum. Wissenschaftler waren sich nie sicher, wie Laufvögel entstanden sind oder wie sie miteinander und mit normaleren Vögeln verwandt sind. In den 1960er und 1970er Jahren, sagt Haddrath, zeigten molekulare Beweise, dass die flugunfähigen Laufvögel eng mit Vögeln namens Tinamous verwandt waren. Im Gegensatz zu den Laufvögeln können diese kleinen Bodenbewohner in Mittel- und Südamerika fliegen (obwohl sie sich nicht oft dafür entscheiden). Gleichzeitig erkannten Wissenschaftler, dass überall, wo Laufvögel lebten oder lebten (Australien, Südamerika, Afrika), ein Stück Land war, das einst zum Superkontinent Gondwanaland gehörte. Vielleicht war der gemeinsame Vorfahre aller Laufvögel ein flugunfähiger Vogel auf Gondwanaland, der sich bereits von seinem fliegenden Verwandten, dem Tinamou, abgespalten hatte. Als der Superkontinent zerbrach, könnten sich die Vögel, die auf jedem Stück Land stehen geblieben sind, zu verschiedenen Arten entwickelt haben. Seitdem haben einige Beweise diese Theorie gestützt, während andere Studien ihr widersprachen. Haddrath und seine Co-Autoren näherten sich der Frage unter Verwendung von DNA aus dem ausgestorbenen Moa sowie einer aktualisierten DNA-Sequenzierungstechnologie, die es ihnen ermöglichte, große Datenmengen auf einmal zu sammeln. "Wir verwendeten über 1 Million Basenpaare" DNA, sagt Haddrath, "um zu testen, ob der Tinamou näher am Moa war als der Moa an Emu und Strauß." Endlich würden sie die Antworten auf die Familiengeheimnisse der Laufvögel ans Licht bringen. Sie fanden heraus, dass der Tinamou schließlich kein entfernter Cousin ist, sondern ein Geschwisterchen mitten im Stammbaum der Laufvögel. Dies deutet darauf hin, dass der gemeinsame Vorfahr der Laufvögel und der Tinamou fliegen konnte, und während der Tinamou an dieser Fähigkeit festhielt, wurden die Zweige, die zu anderen Laufvögeln führten, immer wieder flugunfähig.

Da Tinamous ihre Flugfähigkeit behielten, begann wahrscheinlich auch jeder zweite Ast dieses Baumes mit einem fliegenden Vogel. Technisch gesehen ist es möglich, dass das Gegenteil der Fall ist: Alle Laufvögel und der Tinamou haben sich aus einem flugunfähigen Vorfahren entwickelt, und der Tinamou hat das Fliegen neu gelernt. Aber Haddrath sagt, es sei unwahrscheinlich. "Es gibt keine bekannten Beispiele dafür, dass eine flugunfähige Vogelart den Flug wiedererlangt", sagt er. Viele andere Vogelarten als die Laufvögel haben ihre Flugfähigkeit verloren – Pinguine, einige Enten und so weiter –, aber keiner hat sie zurückbekommen. Im Allgemeinen ist es "viel einfacher, eine Eigenschaft zu verlieren, als sie wiederzugewinnen", sagt Haddrath. Die Beziehung zwischen dem Tinamou und anderen Laufvögeln, für die Haddrath sagt, dass es "überwältigende Beweise" in der DNA gibt, wurde durch die Formen der Vogelkörper verdeckt. "Die meisten Studien mit Skelettmerkmalen haben ergeben, dass die Laufvögel einander am nächsten sind und die Tinamous ein entfernter Cousin sind", sagt Haddrath. Aber es scheint jetzt, dass die Anforderungen des landgebundenen Lebens die Skelette der Laufvögel auf ähnliche Weise entwickelt haben. Diese konvergente Evolution verdeckte die wahren Beziehungen der Vögel. Da so viele Vögel das Fliegen aufgegeben haben, muss es leicht sein, diese Eigenschaft zu verlieren, wenn sie von Vorteil ist, sagt Haddrath. Für Vögel, die sich an das Leben an Land anpassen, kann das Festhalten an den Eigenschaften, die sie fliegen lassen, sie (ironischerweise) belasten. Wenn sie den Flug verlieren, können sie sich zu der seltsamen, wandelnden Spezies entwickeln, die wir heute kennen. Es ist anscheinend eine Gewinnstrategie – solange die Menschen nicht auf ihrer Insel ankommen, um sie auszulöschen.

Bilder: Strauße von Josh*m (via Flickr) Laufvogelbaum nach Baker et al.

Baker AJ, Haddrath O, McPherson JD und Cloutier A (2014). Genomische Unterstützung für eine Moa-Tinamou-Klade und adaptive morphologische Konvergenz bei flugunfähigen Laufvögeln. Molekularbiologie und Evolution PMID: 24825849

Nachtrag 26.05.14: Eine weitere Studie, die diesen Monat in Science veröffentlicht wurde, verglich alte DNA von Elefantenvögeln mit DNA von modernen Laufvögeln und kam zu dem gleichen Schluss: flugunfähige Laufvögel entwickelten sich mehrmals unabhängig voneinander aus einem fliegenden Vorfahren. Lesen Sie mehr bei Not Exactly Rocket Science oder in der New York Times.


Wie Vögel ihre Penisse verloren

Im Tierreich sind Enten und Gänse für ihre extra langen Penisse bekannt. Tatsächlich ist der normalerweise gewundene Penis der argentinischen Seeente im ausgefahrenen Zustand länger als der Vogel selbst. Die meisten Vögel haben jedoch kein solches Prahlerecht: Bei 97 Prozent der Vogelarten haben die Männchen winzige Penisse oder fehlen sie ganz. Stattdessen schießen sie Spermien durch einen Ausgang, der Kloake genannt wird, in den Körper eines weiblichen Vogels.

Der fehlende Vogelpenis ist ein Kopfzerbrechen für Wissenschaftler, die sich mit der Fortpflanzung von Tieren beschäftigen. Bei Tieren, bei denen die Eier im weiblichen Körper befruchtet werden, haben Spermien eine bessere Chance, durchzukommen, wenn sie in Reichweite über das Rohr abgegeben werden.

"Warum ein Organ verlieren, das für diese Aufgabe so wichtig erscheint?" Patricia Brennan, eine Forscherin an der University of Massachusetts, die den aufgerollten Entenpenis untersucht, schrieb in einer E-Mail an NBC News.

Wissenschaftler haben nun das Gen identifiziert, das für die Beseitigung oder Verkleinerung des Vogelpenis verantwortlich ist, der sich im Embryo zu bilden beginnt, aber vor dem Schlüpfen des Vogels wieder verschwindet. Das kritische Gen namens Bmp4 leitet die Zellen an der Spitze des Penis an, schneller zu sterben, als sie nachwachsen. Bei Vögeln mit aufwendiger Ausrüstung – nicht nur Enten, sondern auch Emus und Strauße – wird Bmp4 abgeschaltet und ihre Penisse wachsen zu voller Größe, wie Martin Cohn und ein Team der University of Florida in der Donnerstagsausgabe von Current Biology erklären.

Die neue Studie "eröffnet jetzt die Möglichkeit, andere Fälle von Penisverkleinerung bei Vögeln zu untersuchen", erklärt Brennan, der nicht an Cohns Forschung beteiligt war.

Enten haben Penisse, Hühner nicht. Cohn und sein Team beobachteten also, wie sowohl Hühnerembryonen als auch Entenembryonen wuchsen, bevor sie schlüpften.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass der Protopenis bei beiden Arten ähnlich wuchs, bis – im Fall des Huhns – ein stiller Tötungsbefehl an der Spitze des Penis einsetzte. Danach begann es zu schrumpfen, bis es fast zu nichts verschwand. Das Team verfolgte die Anweisungen zurück zum Bmp4-Gen. Als sie das Gen in den embryonalen Küken abschalteten, ging das Peniswachstum weiter. Sie untersuchten auch Emuembryonen und stellten fest, dass ihnen wie den Enten ein aktives Gen an der Spitze des wachsenden Penis fehlte.

Cohn untersuchte auch einen Alligatorembryo, denn während Reptilien und Vögel aus einem gemeinsamen Vorfahren hervorgingen, behielten Reptilien ihren Penis. Tatsächlich fehlte dem Alligator ein aktives Bmp4-Gen.

Geheimnis des fehlenden Penis

Cohn sieht den Penisverlust bei Vögeln als "parallel" zum Verlust der Gliedmaßen bei Schlangen. Schlangen beginnen als Embryonen, Beine zu wachsen, aber genetische Faktoren treten ein und hemmen ihr Wachstum, bevor sie schlüpfen. Durch das erfolgreiche Gleiten haben beinlose Schlangen eine Nische gefunden. Zu warum Die Evolution ließ bei den meisten Vögeln den Penis verschwinden: "Diese Frage ist noch weitgehend ungeklärt", schreibt Cohn.

Evolutionsbiologen haben einige vorläufige Antworten vorgeschlagen. William Eberhard, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Smithsonian Tropical Research Institute, schrieb in einer E-Mail an NBC News, dass ein ausgeklügelter Penis bei Enten und Gänsen „bei der Kopulation im Wasser helfen könnte“. Eine andere Theorie für einzigartig geformte Penisse besteht darin, sicherzustellen, dass Kreaturen mit Mitgliedern ihrer gleichen Art gepaart werden – die "Schloss-und-Schlüssel"-Theorie, dass eine Paarung nur möglich wäre, wenn die männlichen und weiblichen Teile zusammenpassen.

Andere haben vorgeschlagen, dass der verlorene Penis ein Fallout einer anderen Anpassung war. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, dass fliegende Vögel ihre Penisse als zusätzliches Gewicht abwerfen, um den Flug effizienter zu machen. Aber Brennan hält das für unwahrscheinlich, denn "Enten haben die großen Penisse und sie gehören zu den Migranten mit der größten Distanz." Auch männliche Vögel, die sehr wenig fliegen – wie das Molukken-Scrubfowl und der australische Bürstentruthahn – scheinen auch einen winzigen oder nicht vorhandenen Penis zu haben.

Brennans Lieblingserklärung ist, dass es um die Wahl der Frau geht. Das Paarungsverhalten vieler Vögel ist erzwungen. Aber wenn sich Vögel wie Hühner über einen "Kloakenkuss" paaren, kann das Sperma nicht in ein Weibchen eindringen, es sei denn, sie kooperiert und dreht ihre Kloake um. Wenn sie sich nicht rührt, findet keine Befruchtung statt.

Das Wachsen eines Penis ist ein entwicklungsfehleranfälliges Geschäft, ein "Prozess, der beim Menschen viel zu oft schief geht", erklärte Cohn und zitierte bei einem von 125 Jungen einen Rohrdefekt. Aber auch bei Wirbeltieren gehört der Penis zu den vielfältigsten Organen: Vögel, die einen Penis haben, blasen ihn nicht wie Menschen mit Blut auf, sondern mit Lymphe – der milchigen Substanz, die unsere Zellen durchtränkt. Säugetiere wie Bären, Katzen und Seelöwen haben eine knochenähnliche Struktur, die ihnen hilft, sie zu versteifen. Und Schlangen? Nun, Schlangen haben zwei.

Mehr zum bizarren Tiersex:

Eine frühere Version dieser Geschichte hat Patricia Brennans Position als Forscherin an der University of Maryland falsch identifiziert. Sie ist Forscherin an der University of Massachusetts.

Neben Martin Cohn haben Ana Herrera, Simone Shuster und Clair Perriton auch zu "Developmental Basis of Phallus Reduction during Bird Evolution" in der Zeitschrift Current Biology beigetragen.

Nidhi Subbaraman schreibt über Wissenschaft und Technologie. Folgen Sie ihr auf Facebook, Twitter und Google+.


Archaeopteryx : Der frühe Vogel

Das ist längst akzeptiert Archaeopteryx eine Übergangsform zwischen Vögeln und Reptilien war und dass es der früheste bekannte Vogel ist. In letzter Zeit haben Wissenschaftler festgestellt, dass er seinen Vorfahren, den Maniraptora, noch mehr ähnelt als modernen Vögeln, die eine starke phylogenetische Verbindung zwischen den beiden Gruppen bieten. Es ist eines der wichtigsten Fossilien, die jemals entdeckt wurden.

Im Gegensatz zu allen lebenden Vögeln Archaeopteryx hatte ein volles Gebiss, ein ziemlich flaches Sternum ("Brustbein"), ein langer, knochiger Schwanz, gastralien ("Bauchrippen") und drei Klauen am Flügel, mit denen man noch Beute (oder vielleicht Bäume) greifen konnte. Doch seine Federn, Flügel, furcula ("Querlenker") und reduzierte Finger sind alle Merkmale moderner Vögel.


Besetzung des Berliner Exemplars von Archaeopteryx lithographica, aus den Sammlungen von UCMP.
Original an der Humboldt-Universität zu Berlin.

Wie du siehst, Archaeopteryx hatte sicherlich Federn, obgleich diese Federn zur Regulierung der Körpertemperatur oder zum Fliegen verwendet wurden, ist noch umstritten. Federn könnten ursprünglich zur Isolierung entwickelt und dann zum Fliegen kooptiert worden sein. Der Ursprung des Fluges und die tatsächlichen Flugfähigkeiten von Archaeopteryx, diskutiert. Zwei Modelle der Flugevolution wurden vorgeschlagen: Beim "Trees-down"-Modell entwickelten sich Vögel aus Vorfahren, die in Bäumen lebten und nach unten gleiten konnten, analog zu den heutigen Flughörnchen. Im "ground-up"-Modell lebten die Vorfahren der Vögel auf dem Boden und machten weite Sprünge. Weitere Informationen finden Sie in unseren neuen Exponaten zum Wirbeltier- und Vogelflug.

Der Flugschlag könnte als Erweiterung der greifenden Unterarmbewegungen entstanden sein, die kleinere, agile Theropoden wie z Deinonychus kann verwendet haben, um Beute zu greifen und sich daran festzuhalten. Wie Sie wissen, wenn Sie jemals ein Huhn zerlegt haben, haben lebende Vögel (mit Ausnahme von flugunfähigen Vögeln wie Strauß und Kiwi) ein gekieltes Brustbein, an dem die großen, kräftigen Flugmuskeln befestigt sind. Archaeopteryx, hatte jedoch ein vergleichsweise flaches Brustbein. Obwohl derzeit angenommen wird, dass Archaeopteryx Motorflug aushalten konnte, war es wahrscheinlich kein starker Flieger, es könnte durchaus an einem Tag gerannt, gesprungen, geglitten und geflattert sein.

Das schlugen vor einigen Jahren der britische Astronom Sir Frederick Hoyle und Kollegen vor Archaeopteryx war eine clevere Fälschung. Kasse Archaeopteryx -- Ist dieser Vogel ein Betrug?


Warum haben Frauen Orgasmen?

Der Grund für den weiblichen Orgasmus ist Wissenschaftlern lange entgangen. Männer brauchen sie zur Fortpflanzung, Frauen nicht. Warum gibt es weibliche Orgasmen?

Wissenschaftler, die dieses Thema untersuchen, sind geteilter Meinung, sagte David Puts, ein biologischer Anthropologe an der Penn State University. Einige Wissenschaftler glauben, dass weibliche Orgasmen völlig zwecklos sind. Aber Beweise deuten darauf hin, dass sie uns vielleicht einmal geholfen haben (und vielleicht immer noch helfen) uns zu überleben und reproduzieren.

Eine Theorie besagt, dass Frauen Orgasmen haben, weil Männer sie haben, sagte Kimberly Russell, Ökologin an der Rutgers University in New Jersey. Einige Forscher argumentieren, dass weibliche Orgasmen existieren, weil wir als Föten alle mit den gleichen grundlegenden Teilen beginnen, unabhängig vom Geschlecht. Orgasmen bei Frauen, wie Brustwarzen bei Männern, nur zufällig dabei bleiben.

"Es könnte ein anatomischer Bonus sein", sagte sie Live Science. In diesem Szenario hat sich der Orgasmus nicht speziell für Frauen entwickelt und dient möglicherweise nicht einem bestimmten evolutionäre Funktion für Sie.

Aber es gibt ein Problem mit dem Argument, dass Orgasmen keine Funktion haben, sagte Patricia Brennan, Evolutionsbiologin am Mount Holyoke College in Massachusetts. Es ist nicht anpassungsfähig, dass unser Körper zu viel Energie auf Eigenschaften wie Brustwarzen aufwendet, die nicht von Vorteil sind. Diese Merkmale neigen dazu, mit der Zeit zu verschwinden oder weniger ausgeprägt zu sein. Das sei bei weiblichen Orgasmen bei weitem nicht der Fall, sagte sie. Entsprechend das Kinsey-Institut, weibliche Orgasmen neigen dazu, länger als männliche Orgasmen zu dauern und können mehrmals hintereinander auftreten &ndash etwas, das bei Männern selten vorkommt. Mit anderen Worten, weibliche Orgasmen verbrauchen viel Energie für eine Eigenschaft, die angeblich keine Funktion hat, sagte sie.

Außerdem sind die anatomischen Strukturen, die am weiblichen Orgasmus beteiligt sind, in keiner Weise beeinträchtigt, bemerkte Brennan.

Homolog zum Penis ist die Klitoris, ein hochsensibler Teil der weiblichen Genitalien, der eine Schlüsselrolle beim Orgasmus spielt. Wie männliche und weibliche Brustwarzen wachsen sie aus derselben anatomischen Struktur. Aber entgegen der landläufigen Meinung sagte Brennan gegenüber Live Science, "eine Klitoris ist nicht nur ein Mini-Penis".

Die menschliche Klitoris hat „Strukturen, die unglaublich gut entwickelt sind&rdquo, sagte Brennan. "Für mich schreit das nach Auswahl."

Es gibt mehrere Theorien darüber, wie genau der weibliche Orgasmus unseren Vorfahren geholfen hat, ihre Gene weiterzugeben. Obwohl Frauen keinen Orgasmus brauchen, um schwanger zu werden, deuten einige Untersuchungen darauf hin, dass dies nicht immer der Fall war. Viele weibliche Säugetiere, darunter Kaninchen und Katzen, haben nur dann ihren Eisprung, wenn sie sich paaren. Basierend auf einer Analyse, wie Merkmale durch den Baum des Lebens weitergegeben wurden, wurde eine in der Zeitschrift veröffentlichte Studie veröffentlicht Zeitschrift für experimentelle Zoologie fanden heraus, dass unsere weiblichen Vorfahren wahrscheinlich Orgasmen brauchten, um sich fortzupflanzen.

Aber auch hier erklärt diese Theorie nicht, warum Orgasmen bei Frauen feststecken, sagte Brennan.

"Wenn sich Orgasmen aus einem adaptiven Grund entwickelt haben, aber nicht mehr adaptiv sind, hätten sie verschwinden sollen. Und sie sind eindeutig nicht verschwunden", sagte Brennan.

Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass Orgasmen immer noch die perfekten Bedingungen für eine Empfängnis schaffen &ndash, auch wenn sie für den Eisprung nicht notwendig sind. Eine Studie ergab, dass Frauen, die einen Orgasmus hatten, kurz vor dem Zeitpunkt, als ihr männlicher Partner tatsächlich einen Orgasmus hatte.aufgesaugt" mehr Sperma in ihren Körper im Vergleich zu Frauen, die viel früher oder später als ihr Partner Orgasmen hatten. Wissenschaftler haben sogar versucht, Korrelationen zwischen der Anzahl der Orgasmen einer Frau und der Anzahl der Kinder Sie hat. Aber die Beweise für diese Hypothesen sind wackelig und ziehen keinen direkten kausalen Zusammenhang zwischen Orgasmen und Empfängnis, sagte Puts gegenüber Live Science.

Außerdem lassen diese Theorien eine wichtige Frage unbeantwortet, sagte Russell. Was ist, wenn der Orgasmus nichts mit Fortpflanzung zu tun hat? Was wäre, wenn es sich stattdessen nur zum Vergnügen entwickelt hätte?

Sex muss sich nicht gut anfühlen, damit die Fortpflanzung stattfindet, sagte Russell. „Das wissen wir aus der Tierbeobachtung! Sex kann sein sehr ungemütlich und wird immer noch erledigt", sagte sie. Aber kulturell ist die Vorstellung, dass Sex nicht nur für Babys gedacht ist, ein Tabuthema, sagte Russell.

Sex, der sich sowohl für Männer als auch für Frauen gut anfühlt, hat eine wichtige soziale Rolle, sagte Russell. Es baut Stress ab und hilft den Partnern, sich zu binden. Die Menschen der Vorfahren haben sich möglicherweise mit Sex beschäftigt, um Gruppen mit mehr Zusammenhalt zu bilden, Konflikte zu glätten und ihr soziales Netzwerk zu festigen. Wir sehen dieses Verhalten bei anderen Primaten wie Bonobos, die Sex verwenden könnten, um einen Streit um ein leckeres Stück Obst oder sogar eine Clan-Rivalität zu zerstreuen BBC-Berichte. Aus diesem Argument folgt, dass weibliche Orgasmen evolutionär als eine Art sozialer Klebstoff gewirkt haben könnten.

Dieses Vergnügen allein reicht aus, um eine Eigenschaft adaptiv zu machen, widerspricht den gängigen Vorstellungen darüber, warum Sex und Orgasmen existieren. Aber für Brennan macht es absolut Sinn. "Vergnügen zu erleben und das scheint evolutionär eine gute Idee zu sein", sagte sie.


Warum Kreationisten aus der Zeit mit Geschichte und Wissenschaft sind

Ein sehr positiver Aspekt der digitalen Welt für Wissenschaftler ist, dass es verschiedene Websites gibt, die Zitate und Erwähnungen von Forschungsarbeiten verfolgen und miteinander verknüpfen. Dies kann eine hervorragende Möglichkeit sein, herauszufinden, wer Ihre Recherchen nutzt, und natürlich auch, um Aufsätze zu markieren, von denen Sie vielleicht nichts wussten und die Sie sonst vielleicht nicht gesehen hätten.

Eine Eigenart ist jedoch, dass einige Websites und Artikel, die wie formell verfasste und rezensierte Forschungsarbeiten gestaltet sind, oft von den Suchalgorithmen erfasst werden. In meinem Fall bedeutet das, dass ich gelegentlich Benachrichtigungen bekomme, dass eine weniger als wissenschaftliche Quelle meine Arbeit zitiert: insbesondere kreationistische Websites.

Es ist ein Problem, dass die Arbeit an Dinosauriern und ihren nahen Verwandten diese Gruppe anzieht. Meine Annahme war immer, dass Dinosaurier und fossile Reptilien bei der breiten Öffentlichkeit beliebt sind – obwohl die meisten Menschen nicht viel über sie wissen – dies ein offensichtlicher Weg ist, um zu versuchen, die Menschen von Ihrem Standpunkt zu überzeugen. Jedes vernünftig klingende Argument kann einen Nicht-Experten überzeugen. Es ist bemerkenswert, dass Kreationisten nie auf die Erforschung von beispielsweise sehr alten Fischen oder Insekten oder kürzlich ausgestorbenen Pferden abzielen und sich nur auf die charismatischen Dinosaurier, Flugsaurier, Meeresreptilien oder bestimmte große Säugetiere wie Mammuts konzentrieren. Über etwas überzeugend zu schreiben und es richtig zu machen, sind natürlich völlig unterschiedliche Dinge.

Kürzlich entdeckte ich einen kurzen kreationistischen Aufsatz, in dem ein Artikel von mir über verschiedene aktuelle Flugsaurierfunde zitiert wurde und der eine Art Antwort auf einen Artikel sein sollte, der für den Observer geschrieben wurde. Das kreationistische Stück versuchte zu argumentieren, dass diese neuen Entdeckungen dazu beigetragen haben, die Idee zu unterstützen, dass diese Flugsaurier von einem Schöpfer gemacht wurden. Seltsamerweise war ich nicht überzeugt, nicht zuletzt wegen der offensichtlichen Verstümmelung einer ziemlich einfachen und sehr bekannten Geschichte, die den vorgebrachten Argumenten auf eine herrlich ironische Weise widerspricht.

Pterosaurier galten lange Zeit als eher ungeschickte Flieger und kaum mehr als ungewöhnliche gleitende Reptilien, aber diese Ansicht wurde mit moderneren Studien auf den Kopf gestellt. In seinem Beitrag darüber, wie sich unser Verständnis durch neue Forschungen verändert hat, schrieb der Paläontologe Dr. Mark Witton im Observer, dass Flugsaurier in der Vergangenheit kaum mehr als „Wasserspeier mit schlaksigen Gliedmaßen“ betrachtet wurden. Unser tapferer Korrespondent für Schöpfungsunterstützung fragt dann: „War diese Beschreibung … ein Ergebnis bloßer evolutionärer Spekulation? Basierend auf dem Sehen von Flugsaurierfossilien treten in Schichten auf unter Bei anderen fliegenden Wirbeltieren argumentierten Evolutionisten vielleicht, dass Flugsaurier sich zuerst entwickelten und daher die anfänglichen, unbeholfenen Versuche der Evolution darstellten, große Flieger zu produzieren.“

Ah. Sie sehen, es gibt hier einige Probleme. Obwohl die Idee des Artenwechsels schon seit vielen Jahren existierte, gibt es einen guten Grund dafür, dass Biologen Darwin und On the Origin of Species so viel Anerkennung dafür aussprechen, dass sie die Grundlagen der natürlichen Selektion und Ideen über Veränderungen im Laufe der Zeit gelegt haben. Darwins Arbeit wurde 1859 veröffentlicht, aber Flugsaurier wurden um 1780 entdeckt (siehe Wellnhofer, 2008 ein Punkt, der in Wittons Stück erwähnt, aber auf mysteriöse Weise übersehen wurde). Frühe Gedanken über sie könnten daher kaum von „Evolutionisten“ beeinflusst worden sein, da es nicht wirklich viele gegeben haben kann. Tatsächlich hatten frühe Forscher angenommen, dass Flugsaurier Beuteltiere und Amphibien oder vielleicht schwimmende Tiere sein könnten (Wellnhofer, 1991), bevor sich die meisten auf fliegende Reptilien niederließen.

Kupferstich des Holotyp-Fossils von Pterodactylus antiquus von 1784 Foto: Cosimo A. Collini

Wir wissen jetzt, dass Flugsaurier etwa 80 Millionen Jahre älter sind als die frühesten Vögel im Fossilienbestand, aber auch dies war zu Darwins Zeit nicht bekannt. Tatsächlich wurde kurz nach der Veröffentlichung von Über die Entstehung der Arten der legendäre „erste Vogel“ Archaeopteryx wurde in den Solnhofener Kalksteinen in Bayern entdeckt. Flugsaurierliebhaber werden diesen Ort gut kennen, da fast alle der damals gut erhaltenen Flugsaurier aus den gleichen Gesteinen aus der Jurazeit stammten, so dass die ältesten bekannten Vögel und ältesten bekannten Flugsaurier weitgehend Zeitgenossen der Viktorianer waren (Die ersten Flugsaurier der Trias wurden erst in den 1970er Jahren identifiziert).

Diese Theorie wäre denjenigen wohlbekannt gewesen, die zu dieser Zeit an diesen Tieren arbeiteten. Sir Richard Owen, Großvater des Naturkundemuseums in London und brillanter Anatom, arbeitete an dem ersten Exemplar von Archaeopteryx (Owen, 1863) und beschrieb eine Reihe von Flugsaurier-Exemplaren, daher wäre mir bewusst gewesen, dass viele Flugsaurier aus denselben Betten wie dieser frühe Vogel stammten. Darüber hinaus arbeiteten sowohl Owen als auch Canon William Buckland am ersten gut erhaltenen britischen Flugsaurier Dimorphodon (Buckland, 1835, Owen, 1857/9), waren beide Kreationisten! Owen war ein entschiedener Gegner von Darwin und seinen Ideen (Cadbury, 2000), aber es war Owen, der die frühen Ideen über Dinosaurier und sogar Flugsaurier als Reptilien-ähnliche und nicht besonders wendige oder fähige Fortbewegungsmittel am meisten beeinflusste.

Obwohl Owen, Buckland und viele andere frühe Naturforscher Christen und auch Kreationisten waren (obwohl dieser Begriff damals wie heute eine Vielzahl von Positionen umfasst), hatte ihre Überlegung, dass Flugsaurier eher geschaffen als weiterentwickelt wurden, wenig Einfluss auf ihre Interpretationen der Flugsaurierbiologie. Es hatte eher mit der einfachen Beobachtung zu tun, dass diese Tiere Reptilien waren. Da zu dieser Zeit Reptilientiere davon ausgingen, dass sie Wärme brauchten, um sich zu bewegen, und unter Kälte litten, ging man davon aus, dass Flugsaurier bestenfalls Segelflugzeuge und nicht in der Lage gewesen wären, längere vogelähnliche Aktivitäten zu unternehmen (Wellnhofer, 1991).

Seltsamerweise betrachtete der eine frühe stimmliche Dissident dieser Ansicht zu dieser Zeit Flugsaurier als die Vorfahren der Vögel (eine Position, von der wir heute wissen, dass sie falsch ist) und drängte daher auf eine Theorie des aktiven Fluges (Seeley, 1901). Jüngste Entdeckungen zeigen, dass Flugsaurier eine isolierende Schicht aus pelzartigen Fasern am Körper hatten, die die Vorstellung stützen, dass sie relativ „heißblütig“ waren (Kellner et al., 2009) – wie in der Tat viele Dinosaurier – und wir haben Tonnen von Beweisen dafür, dass sogar die größten Flugsaurier waren aktive Motorflieger (Unwin, 2005).

Zusammengenommen stellen die wenigen einfachen Textzeilen, die oben aus dem kreationistischen Aufsatz zitiert wurden, effektiv den Zeitpunkt der Pterosaurier-Entdeckungen falsch dar, wer daran arbeitete, ihr damals bekanntes Alter im Vergleich zu Vögeln, die wissenschaftlichen Ideen der Zeit und wie diese aufeinander abgestimmt waren. The writer then tries to pass these errors off on “evolutionists”, who either didn’t actually exist at the time, or who weren’t involved, as it was the creationists who were making the running on pterosaur research. It’s quite an achievement, really, to be so wrong is so many ways on so simple a subject in so few words. All of this information is freely available, much of it is in multiple books on pterosaurs (Wellnhofer, 1991), early dinosaur discoveries (Cadbury, 2000), and online sources (like Pterosaur.net ) and even in places that the author cited (Witton’s own book - Witton, 2013).

Now, of course, creationism as a concept fails utterly in the face of the most basic of sciences, and of course our understanding of things changes over time as new evidence appears and new techniques are brought to bear on finds and theories. But it is especially galling that our modern understanding of pterosaurs, brought about entirely by formal scientific research, has been taken as correct position by a twenty-first-century creationist, and then used to attack outdated ideas as being obviously incorrect. The implication that we would have arrived at this modern take had it not been for those wrong-thinking “evolutionists” is magnificently incorrect. It is scientific researchers who got us here, not you those outmoded ideas you are sneering at as having come from incorrect preconceptions came from your philosophical ancestors, not ours.

Buckland, W. 1835. On the discovery of a new species of Pterodactyle in the Lias at Lyme Regis. Transaktionen der Geological Society of London, series 23: 217-222.

Cadbury, D. 2000. The dinosaur hunters. Fourth Estate, London.

Kellner, A.W.A., Wang, X., Tischlinger, H., Campos, D.A., Hone, D.W.E. & Meng, X. 2009. The soft tissue of Jeholopterus (Pterosauria, Anurognathidae, Batrachognathidae) and the structure of the pterosaur wing membrane. Proceedings of the Royal Society, Series B, 277: 321-329.

Owen, R. 1863. On the Archaeopteryx of Von Meyer, with a description of the fossil remains of a long-tailed species from the lithographic stone of Solnhofen. Proceedings of the Royal Society of London, 153: 33–47

Owen, R. 1857/1859. On the vertebral characters of the order Pterosauria (Ow.), as exemplified in the genera Pterodactylus (Cuv.) and Dimorphodon (Ow.). Proceedings of the Royal Society of London, 9: 703-704

Seeley H G 1901, Dragons of the Air: an account of extinct flying reptiles, London, New York.

Unwin, D.M. 2005. Pterosaurs from Deep Time. Pi Press, New York.

Wellnhofer, P. 1991. The Illustrated Encyclopedia of Pterosaurs. Salamander Books, Ltd., London, 192 p.

Wellnhofer, P. 2008. A short history of pterosaur research. Pterosaur papers in honour of Peter Wellnhofer. Zitteliana B, 28. p7-19.


Looking for LUCA, the Last Universal Common Ancestor

Around 4 billion years ago there lived a microbe called LUCA — the Last Universal Common Ancestor. There is evidence that it could have lived a somewhat ‘alien’ lifestyle, hidden away deep underground in iron-sulfur rich hydrothermal vents. Anaerobic and autotrophic, it didn’t breath air and made its own food from the dark, metal-rich environment around it. Its metabolism depended upon hydrogen, carbon dioxide and nitrogen, turning them into organic compounds such as ammonia. Most remarkable of all, this little microbe was the beginning of a long lineage that encapsulates all life on Earth.

If we trace the tree of life far enough back in time, we come to find that we’re all related to LUCA . If the war cry for our exploration of Mars is ‘follow the water’, then in the search for LUCA it’s ‘follow the genes’. The study of the genetic tree of life, which reveals the genetic relationships and evolutionary history of organisms, is called phylogenetics. Over the last 20 years our technological ability to fully sequence genomes and build up vast genetic libraries has enabled phylogenetics to truly come of age and has taught us some profound lessons about life’s early history.

For a long time it was thought that the tree of life formed three main branches, or domains, with LUCA at the base —eukarya, bacteria and archaea. The latter two— the prokaryotes— share similarities in being unicellular and lack a nucleus, and are differentiated from one another by subtle chemical and metabolic differences. Eukarya, on the other hand, are the complex, multicellular life forms comprised of membrane-encased cells, each incorporating a nucleus containing the genetic code as well as the mitochondria ‘organelles’ powering the cell’s metabolism. The eukarya are considered so radically different from the other two branches as to necessarily occupy its own domain.

However, a new picture has emerged that places eukarya as an offshoot of bacteria and archaea. This “two-domain tree” was first hypothesized by evolutionary biologist Jim Lake at UCLA in 1984, but only got a foothold in the last decade, in particular due to the work of evolutionary molecular biologist Martin Embley and his lab at the University of Newcastle, UK, as well as evolutionary biologist William Martin at the Heinrich Heine University in Düsseldorf, Germany.

Bill Martin and six of his Düsseldorf colleagues (Madeline Weiss, Filipa Sousa, Natalia Mrnjavac, Sinje Neukirchen, Mayo Roettger and Shijulal Nelson-Sathi) published a 2016 paper in the journal Nature Microbiology describing this new perspective on LUCA and the two-domain tree with phylogenetics.

Ancient genes

Previous studies of LUCA looked for common, universal genes that are found in all genomes, based on the assumption that if all life has these genes, then these genes must have come from LUCA . This approach has identified about 30 genes that belonged to LUCA , but they’re not enough to tell us how or where it lived. Another tactic involves searching for genes that are present in at least one member of each of the two prokaryote domains, archaea and bacteria. This method has identified 11,000 common genes that could potentially have belonged to LUCA , but it seems far-fetched that they all did: with so many genes LUCA would have been able to do more than any modern cell can.

Bill Martin and his team realized that a phenomenon known as lateral gene transfer ( LGT ) was muddying the waters by being responsible for the presence of most of these 11,000 genes. LGT involves the transfer of genes between species and even across domains via a variety of processes such as the spreading of viruses or homologous recombination that can take place when a cell is placed under some kind of stress.

A growing bacteria or archaea can take in genes from the environment around them by ‘recombining’ new genes into their DNA strand. Often this newly-adopted DNA is closely related to the DNA already there, but sometimes the new DNA can originate from a more distant relation. Over the course of 4 billion years, genes can move around quite a bit, overwriting much of LUCA’s original genetic signal. Genes found in both archaea and bacteria could have been shared through LGT and hence would not necessarily have originated in LUCA .

Knowing this, Martin’s team searched for ‘ancient’ genes that have exceptionally long lineages but do not seem to have been shared around by LGT , on the assumption that these ancient genes should therefore come from LUCA . They laid out conditions for a gene to be considered as originating in LUCA . To make the cut, the ancient gene could not have been moved around by LGT and it had to be present in at least two groups of archaea and two groups of bacteria.

“While we were going through the data, we had goosebumps because it was all pointing in one very specific direction,” says Martin.

Once they had finished their analysis, Bill Martin’s team was left with just 355 genes from the original 11,000, and they argue that these 355 definitely belonged to LUCA and can tell us something about how LUCA lived.

Such a small number of genes, of course, would not support life as we know it, and critics immediately latched onto this apparent gene shortage, pointing out that essential components capable of nucleotide and amino acid biosynthesis, for example, were missing. “We didn’t even have a complete ribosome,” admits Martin.

However, their methodology required that they omit all genes that have undergone LTG , so had a ribosomal protein undergone LGT , it wouldn’t be included in the list of LUCA’s genes. They also speculated that LUCA could have gotten by using molecules in the environment to fill the functions of lacking genes, for example molecules that can synthesize amino acids. After all, says Martin, biochemistry at this early stage in life’s evolution was still primitive and all the theories about the origin of life and the first cells incorporate chemical synthesis from their environment.

What those 355 genes do tell us is that LUCA lived in hydrothermal vents. The Düsseldorf team’s analysis indicates that LUCA used molecular hydrogen as an energy source. Serpentinization within hydrothermal vents can produce copious amounts of molecular hydrogen. Plus, LUCA contained a gene for making an enzyme called ‘reverse gyrase’, which is found today in extremophiles existing in high-temperature environments including hydrothermal vents.

Two-domain tree

Martin Embley, who specializes in the study eukaryotic evolution, says the realization of the two-domain tree over the past decade, including William Martin’s work to advance the theory, has been a “breakthrough” and has far-reaching implications on how we view the evolution of early life. “The two-domain tree of life, where the basal split is between the archaea and the bacteria, is now the best supported hypothesis,” he says.

It is widely accepted that the first archaea and bacteria were likely clostridia (anaerobes intolerant of oxygen) and methanogens, because today’s modern versions share many of the same properties as LUCA . These properties include a similar core physiology and a dependence on hydrogen, carbon dioxide, nitrogen and transition metals (the metals provide catalysis by hybridizing their unfilled electron shells with carbon and nitrogen). Yet, a major question remains: What were the first eukaryotes like and where do they fit into the tree of life?

Phylogenetics suggests that eukaryotes evolved through the process of endosymbiosis, wherein an archaeal host merged with a symbiont, in this case a bacteria belonging to the alphaproteobacteria group. In the particular symbiosis that spawned the development of eukarya, the bacteria somehow came to thrive within their archaeal host rather than be destroyed. Hence, bacteria came to not only exist within archaea but empowered their hosts to grow bigger and contain increasingly large amounts of DNA . After aeons of evolution, the symbiont bacteria evolved into what we know today as mitochondria, which are little battery-like organelles that provide energy for the vastly more complex eukaryotic cells. Consequently, eukaryotes are not one of the main branches of the tree-of-life, but merely a large offshoot.

A paper that appeared recently in Nature, written by a team led by Thijs Ettema at Uppsala University in Sweden, has shed more light on the evolution of eukaryotes. In hydrothermal vents located in the North Atlantic Ocean — centered between Greenland, Iceland and Norway, known collectively as Loki’s Castle— they found a new phylum of archaea that they fittingly named the ‘Asgard’ super-phylum after the realm of the Norse gods. The individual microbial species within the super-phylum were then named after Norse gods: Lokiarchaeota, Thorarchaeota, Odinarchaeota and Heimdallarchaeota. This super-phylum represents the closest living relatives to eukaryotes, and Ettema’s hypothesis is that eukaryotes evolved from one of these archaea, or a currently undiscovered sibling to them, around 2 billion years ago.

Closing in on LUCA

If it’s possible to date the advent of eukaryotes, and even pinpoint the species of archaea and bacteria they evolved from, can phylogenetics also date LUCA’s beginning and its split into the two domains?

It must be noted that LUCA is not the origin of life. The earliest evidence of life dates to 3.7 billion years ago in the form of stromatolites, which are layers of sediment laid down by microbes. Presumably, life may have existed even before that. Yet, LUCA ’s arrival and its evolution into archaea and bacteria could have occurred at any point between 2 to 4 billion years ago.

Phylogenetics help narrow this down, but Martin Embley isn’t sure our analytical tools are yet capable of such a feat. “The problem with phylogenetics is that the tools commonly used to do phylogenetic analysis are not really sophisticated enough to deal with the complexities of molecular evolution over such vast spans of evolutionary time,” he says. Embley believes this is why the three-domain tree hypothesis lasted so long – we just didn’t have the tools required to disprove it. However, the realization of the two-domain tree suggests that better techniques are now being developed to handle these challenges.

These techniques include examining the ways biochemistry, as performed in origin-of-life experiments in the lab, can coincide with the realities of what actually happens in biology. This is a concern for Nick Lane, an evolutionary biochemist at University College of London, UK. “What I think has been missing from the equation is a biological point of view,” he says. “It seems trivially easy to make organic [compounds] but much more difficult to get them to spontaneously self-organize, so there are questions of structure that have largely been missing from the chemist’s perspective.”

For example, Lane highlights how lab experiments routinely construct the building blocks of life from chemicals like cyanide, or how ultraviolet light is utilized as an ad hoc energy source, yet no known life uses these things. Although Lane sees this as a disconnect between lab biochemistry and the realities of biology, he points out that William (Bill) Martin’s work is helping to fill the void by corresponding to real-world biology and conditions found in real-life hydrothermal vents. “That’s why Bill’s reconstruction of LUCA is so exciting, because it produces this beautiful, independent link-up with real world biology,” Lane says.

The biochemistry results in part from the geology and the materials that are available within it to build life, says Martin Embley. He sees phylogenetics as the correct tool to find the answer, citing the Wood–Ljungdahl carbon-fixing pathway as evidence for this.

Carbon-fixing involves taking non-organic carbon and turning it into organic carbon compounds that can be used by life. There are six known carbon-fixing pathways and work conducted over many decades by microbiologist Georg Fuchs at the University of Freiburg has shown that the Wood–Ljungdahl pathway is the most ancient of all the pathways and, therefore, the one most likely to have been used by LUCA . Indeed, this is corroborated by the findings of Bill Martin’s team.

In simple terms the Wood–Ljundahl pathway, which is adopted by bacteria and archaea, starts with hydrogen and carbon dioxide and sees the latter reduced to carbon monoxide and formic acid that can be used by life. “The Wood–Ljungdahl pathway points to an alkaline hydrothermal environment, which provides all the things necessary for it — structure, natural proton gradients, hydrogen and carbon dioxide,” says Martin. “It’s marrying up a geological context with a biological scenario, and it has only been recently that phylogenetics has been able to support this.”

Astrobiological implications

Understanding the origin of life and the identity of LUCA is vital not only to explaining the presence of life on Earth, but possibly that on other worlds, too. Hydrothermal vents that were home to LUCA turn out to be remarkably common within our solar system. All that’s needed is rock, water and geochemical heat. “I think that if we find life elsewhere it’s going to look, at least chemically, very much like modern life,” says Martin.

Moons with cores of rock surrounded by vast global oceans of water, topped by a thick crust of water-ice, populate the Outer Solar System. Jupiter’s moon Europa and Saturn’s moon Enceladus are perhaps the most famous, but there is evidence that hints at subterranean oceans on Saturn’s moons Titan and Rhea, as well as the dwarf planet Pluto and many other Solar System bodies. It’s not difficult to imagine hydrothermal vents on the floors of some of these underground seas, with energy coming from gravitational tidal interactions with their parent planets. The fact that the Sun does not penetrate through the ice ceiling does not matter — the kind of LUCA that Martin describes had no need for sunlight either.

“Among the astrobiological implications of our LUCA paper is the fact that you do not need light,” says Martin. “It’s chemical energy that ran the origin of life, chemical energy that ran the first cells and chemical energy that is present today on bodies like Enceladus.”

As such, the discoveries that are developing our picture of the origin of life and the existence of LUCA raise hopes that life could just as easily exist in a virtually identical environment on a distant locale such as Europa or Enceladus. Now that we know how LUCA lived, we know the signs of life to look out for during future missions to these icy moons.

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Quantum speciation

In some modes of speciation the first stage is achieved in a short period of time. These modes are known by a variety of names, such as Quanten, rapid, und saltational speciation, all suggesting the shortening of time involved. They are also known as sympathisch speciation, alluding to the fact that quantum speciation often leads to speciation between populations that exist in the same territory or habitat. An important form of quantum speciation, polyploidy, is discussed separately below.

Quantum speciation without polyploidy has been seen in the annual plant genus Clarkia. Two closely related species, Clarkia biloba und C. lingulata, are both native to California. C. lingulata is known only from two sites in the central Sierra Nevada at the southern periphery of the distribution of C. biloba, from which it evolved starting with translocations and other chromosomal mutations (see above Chromosomal mutations). Such chromosomal rearrangements arise suddenly but reduce the fertility of heterozygous individuals. Clarkia species are capable of self-fertilization, which facilitates the propagation of the chromosomal mutants in different sets of individuals even within a single locality. This makes hybridization possible with nonmutant individuals and allows the second stage of speciation to go ahead.

Chromosomal mutations are often the starting point of quantum speciation in animals, particularly in groups such as moles and other rodents that live underground or have little mobility. Mole rats of the species group Spalax ehrenbergi in Israel and gophers of the species group Thomomys talpoides in the northern Rocky Mountains are well-studied examples.

The speciation process may also be initiated by changes in just one or a few gene loci when these alterations result in a change of ecological niche or, in the case of parasites, a change of host. Many parasites use their host as a place for courtship and mating, so organisms with two different host preferences may become reproductively isolated. If the hybrids show poor fitness because they are not effective parasites in either of the two hosts, natural selection will favour the development of additional RIMs. This type of speciation seems to be common among parasitic insects, a large group comprising tens of thousands of species.


Here's What It Would Be Like If Dinosaurs Were Around Today

BERLIN, GERMANY - DECEMBER 17: Visitors look at the original skull, which, due to its weight, had to . [+] be exhibited separately from the skeleton, of Tristan the Tyrannosaurus Rex on the first day Tristan was exhibited to the public at the Museum fuer Naturkunde (Natural History Museum) on December 17, 2015 in Berlin, Germany. (Sean Gallup/Getty Images)

What would happen if dinosaurs roamed the earth today? erschien ursprünglich auf Quora - das Netzwerk zum Wissensaustausch, in dem überzeugende Fragen von Menschen mit einzigartigen Erkenntnissen beantwortet werden.

Answer by Ben Waggoner, Ph.D in Integrative Biology, paleontologist, and evolutionary biologist, on Quora:

Massive devastation of trendy Manhattan wine bars.

Okay, first of all, one subgroup of dinosaurs is still roaming the Earth today: the birds. So dinosaurs poop on your car, visit your feeders, and feed you well on Thanksgiving. But I assume you meant what would happen if the extinct, non-bird dinosaurs could somehow roam the Earth today.

That raises the point that different dinosaur species lived at different times and places. Tyrannosaurus never feasted on Stegosaurus, for example, because Steggy lived something like 100 million years before Rexy ever existed. Tyrannosaurus never got to taste Giraffatitan because they not only lived 80 million years apart, they lived on separate continents. (This is one of my beefs with Jurassic Park Dilophosaurus, the critter that spit poison in Wayne Knight's face, lived about 120 million years and 6000 miles away from Velociraptor, the critters that ate Bob Peck.) So if alle the extinct dinosaurs suddenly started roaming the Earth together at the same time . well, you'd have utter ecological chaos, as the Velociraptors discovered that their tactics for hunting Protoceratops were ineffective against unfamiliar Ankylosaurus, und Triceratops found out that it had no idea how to dodge Allosaurus. You might as well turn some polar bears, bison, tree sloths, and kangaroos loose on the Serengeti plain.

But let's keep it simple. Suppose we could magically transport a decent sample of the dinosaurs from one place and time into the present day. Let's pick up a herd of duckbills—say, Edmontosaurus oder Maiasura—and a herd of Triceratops, a few smallish predators like Dakotaraptor, and a couple of Tyrannosaurus. All of these lived in the same general area (western North America) in the same general time frame (late Cretaceous). So we plop all of these down in North America today, and .

There were flowering plants in the Late Cretaceous, but they didn't yet dominate the landscape. The typical landscape in Cretaceous North America seems to have been "fern savannas"—somewhat like prairies, but dominated by small ferns, not grasses—broken up by tracts of forests dominated by conifers, ginkgos, ferns, and cycads. There were flowering plants, including decent-sized trees, but again, nothing like the diversity we have now.

And here's the problem: Modern flowering plants have had

100 million years to evolve anti-herbivore defenses, and just to evolve complex chemistry in general. We don't know enough about dinosaur biochemistry to know exactly what they would find poisonous. Suffice it to say that as soon as the herbivores started eating the local plants, they would be exposed to a whole range of chemicals that they had no adaptations to handle. They might not even have the sensory receptors to taste them.

The actual effects are anyone's guess. The simplest case would be that the herbivores would get sick and die, like modern sheep or cows in the West that eat death camas or lupine. Some might end up tripping out, like humans eating ergot-infected rye or jimsonweed, or livestock eating Oxytropis oder Astragalus "locoweeds". Survivors might fail to lay viable eggs, or lay eggs that would hatch into deformed offspring—like sheep and goats eating false hellebore and giving birth to lambs and kids with cyclopia.

The carnivorous dinosaurs might have easy pickings for a while, as they feasted on dead or incapacitated herbivorous dinosaurs. This wouldn't last long, though. Sooner or later, Tyrannosaurus rex has to find living prey, or possibly fresh carrion, depending on whether it was a predator or scavenger (that's another story). There were mammals alive at the same time and place as T-Rex, but none very big—and for all we know, modern mammal flesh might be unpalatable. But recall that birds belong within the dinosaurian clade. T-Rex may run out of Triceratops to eat, but if it can find large, relatively slow birds to munch, it might survive for a while, assuming that it can run fast enough to catch them (a controversial question). EIN T-Rex that was lucky enough to find a turkey farm would probably eat the birds like so much popcorn. The few ostrich ranches in the America West could find their business nipped in the bud, if by "nipped" you mean "messily dismembered."

The herbivores would be equally hard to manage. Imagine: a herd of Triceratops eats a patch of Datura stramonium and promptly levels downtown Bismarck, North Dakota, hallucinating like a Grateful Dead show gone horribly wrong. Twitching, retching, slobbering duckbills collapse across I-94, blocking traffic into Fargo for hours, after getting into a patch of Apocynum cannabinum (hemp dogbane). A photo of a poor baby Edmontosaurus whose mamma tried hellebore, with a single eye and adorably deformed face, threatens to displace the "I Can Has Cheezburger?" cat as the most viral meme on the Internet .

And a herd of Maiasaura, starving and desperate, wanders into Manhattan and discovers a wine bar decorated with lush ferns and rare tropical cycads. Minutes later, the wine bar is flattened, its greenery devoured. Newly invigorated by their first decent meal in weeks, the Maiasaura rampage from one fern bar to the next. Hundreds of Wall Street middle-management flunkies who were hoping to score that night are severely inconvenienced.

Diese Frage erschien ursprünglich auf Quora - dem Netzwerk zum Wissensaustausch, in dem überzeugende Fragen von Menschen mit einzigartigen Erkenntnissen beantwortet werden. You can follow Quora on Twitter , Facebook , and Google+ . Mehr Fragen:


So you think you saw a seagull? Think again because they don't exist

NAH DRAN

Hikers to Indian Head in the Adirondacks come with packs, water, good boots and a new must-have item: advance reservations. (May 28) AP Domestic

I received an email recently that really caught my attention.

It came from a young lady who lives in a small town in Kansas. And she wanted to know how a wild turkey could lay a clutch of 15 or 20 eggs over the course of as many days and yet hatch them all in one day?

And that simple question brought back fond memories of my time spent learning about wildlife biology, a subject that has always fascinated me.

With the majority of birds, the time between ovulation (when the soft parts of the egg form inside the female bird) and actually laying the egg takes around one day, give or take a few hours. That means most birds, from chickens and turkeys (both wild and domestic) to sparrows and goldfinches, follow this rule.

But how many eggs any bird will lay “in total” depends solely on the species in question.

Geese and seagulls have a hard time finding food along the Oak Creek Parkway near Grant Park in South Milwaukee, Tuesday, April 17, 2018. Birds are having a tough time finding food, especially migrating birds like robins, purple martins and other birds who can't find food with so much snow on the ground. (Photo: Rick Wood/Milwaukee Journal Sentinel)

And, there are wide variations in the overall number of eggs any species will lay. Emperor penguins will lay only one egg, and keep it warm between their feet. Robins almost always lay four eggs, while Eastern phoebes may lay from three to six eggs (which can really crowd their tiny nests).

Bald eagles may lay two or three eggs, but often only one “eyass” will survive (more on that later). And great horned owls almost always lay two eggs, with both babies surviving most of the time.

Most wild ducks and geese, on the other hand, might lay 6 to 18 eggs during each breeding season.

But the young lady’s question really deals with “incubation.” And that time period varies with virtually every individual species, and sometimes within a species.

With wild turkeys, the female (hen) somehow knows when to begin laying eggs, as well as when no more eggs will be laid by her. At one egg per day, that usually means from 8 to 18 eggs. And once she is done with the laying, she still does not have to begin incubation immediately.

As long as the air temperature does not drop below 34 degrees (with most birds), the hen can delay beginning to incubate the eggs for several days or even a week or more. When she does begin, she instinctively knows to stay with the nest during the night and longer if the days are cool. She will leave the nest for short periods to feed, and she may do this several times each day.

And here is the good news. Once the eggs begin to hatch, most if not all of the chicks will be free of their shells within two or three hours.

And generally, they will remain under the hen for that night. But they are precocious little tykes, and they are able to follow the hen wherever she leads.

Baby animals in the wild: If you care, leave them there

What every hiker needs to know: It's no walk in the park

Bald eagles were mentioned earlier. And while most broods consist of two or three young eaglets, it is a sad fact that the largest eaglet will often force its sibling(s) out of the nest. Most biologists believe this is to get more of the food the parents bring.

In nests where the parents bring lots of food, the two or three youngsters often survive together to fledge (take wing), generally within one or two days of each other.

And while I am on the topic of baby birds, often one will leave the nest too early. It is helpless, and if a human happens along and sees it, quite often their initial instinct is to pick it up and render aid if they can.

The best course of action if this happens is to leave it alone. The parents probably know where it is and will keep on feeding it until it can fledge. If the nest is nearby you can carefully pick it up and put it back there.

Do not worry about leaving human scent on any baby bird that appears to have fallen from its nest. It may not be a commonly known fact, but virtually all birds have either a reduced olfactory sense (sense of smell) or none at all. They use their other senses, but really have no need for a sense of smell.

With respect to mammals, this is not the case.

It is actually very dangerous to even touch any mammal babies. Even if the mother was laying dead in the road, did she have some disease before she was killed that was transmitted to her young? You can never answer that question, so why take a chance that your entire family might suffer from? Instead, contact the DEC, tell them what you have seen, and let the experts handle that problem.

While on the subject of birds and their strange behaviors or habits, here are some more things you may not have known.

For instance, did you know that flamingos are not really pink? They are actually born gray, their natural color. It is their diet that causes them to “change” their color to pink. Their primary food sources are brine shrimp and blue-green algae, and it is those two foods that contains a natural pink dye and it turns their feathers pink.

Zoo keepers learned this fact the hard way. Back in the late 1800s and all the way to around 1920 or so, they had no clue as to why those birds could not maintain the “pink” (wild flamingos) color.

Then some scientist discovered that canthaxanthin, the natural pink dye in their diets in the wild, was missing in captive birds. By adding that substance to their food, they gradually brought the pink color back to captive flocks.

Just about everyone knows that a hummingbird is the only bird species that can fly backward. It is essentially a living helicopter in that respect.

But did you know that a hummingbird’s eggs are around the size of a garden pea? And they can lay three to five eggs, but the overwhelming number of eggs laid is four, with only one nesting per year for most species.

Swifts are another incredible bird species. They are among the most adroit fliers in the entire bird world, being surpassed (possibly) only by several albatross species. They spend almost all of their lives on the wing, only taking 40 to 50 days off (partly) to build their nest and raise their young until they fledge.

They don’t even take the time to teach their young how to catch insects on the wing. The young observe the adults and emulate their hunting techniques.

These are truly amazing critters. They eat, drink and even mate while flying, stopping only to feed the youngsters once they hatch. Many experts agree that swifts probably fly in excess of 400 miles every day!

Over the eons of their existence they have learned to use their saliva and bits of mud to build their nest on almost any flat, sheltered surface, but their preference is inside buildings such as open barns.

There are four species of swifts that nest in North America. They are the black, Vaux’s, white-throated and chimney swifts. The first three nest across the western states, and the chimney swifts nest all across the east.

By the way, the black swift migrates to Brazil where it spends the winters, an estimated distance of over 4,000 miles! Each way! Beeindruckend!

Did you know that penguins can fly? They may not be able to go airborne, but they can fly under water where they also hunt for small fish such as sardines and some crustaceans. And their most dangerous enemies are leopard seals and Orcas (killer whales).

And here is one more fact that is interesting (and it has won me more than a few “ginger ales.”) There is no such thing as a “seagull.” There are ring-billed gulls, greater black-back gulls, kemp gulls, and many other species of gulls, but no seagulls.

In fact, there are around 48 different (recognized) species of gulls around the world, but not even one species is called a seagull. Just thought you would like to know.


Schau das Video: Fugle i haven. (Juni 2022).