Die Wissenschaft untersucht diese Evolution, weil sie sich an fossilen Überresten sowie an einer Reihe biologischer Ähnlichkeiten zeigt, darunter Genomähnlichkeiten, fötale Entwicklung und ähnliche psychomotorische Funktionen.
Für die wissenschaftliche Untersuchung eines Prozesses ist es nicht notwendig, dass der Prozess während des gesamten menschlichen Lebens in Echtzeit beobachtet wird.
Aus dem gleichen Grund untersuchen Geologen zum Beispiel die Entstehung und Entwicklung von Gebirgsketten und tektonische Veränderungen im Kortex.

Weil wir zuverlässige molekulare Beweise für die Evolution und die Lebewesen haben, an denen wir die Evolution beobachten können. Und das hilft uns, Infektionen zu bekämpfen.

Es ist unmöglich, die Entwicklung vom Affen zum Menschen und vom Fisch zum Frosch zu beobachten, nur weil sich diese Arten extrem langsam entwickeln. Dies ist auf die lange Lebensdauer von einer Generation zurückzuführen. Keine Generation von Forschern wird sich in der Zeit ändern, in der sich Veränderungen akkumulieren. Aber was macht uns der Evolution doch sicher?

Ich werde mich nicht über die fossilen Überreste wiederholen, die wir verwenden können, um das Aussehen unserer entfernten Vorfahren nachzubilden und eine Kette von Übergangsformen sowie die Ähnlichkeiten der frühen Phasen der Embryonalentwicklung aufzubauen. Obwohl dies auch ein Beweis für die Evolution ist.

Aber heutzutage gibt es viel verlässlichere Beweise, die in uns verborgen sind, wie jedes Lebewesen. Dies sind unsere eigenen Gene und Proteine. Die Nukleotidsequenz eines Gens und die Sequenz der Aminosäuren in einem Protein sind bei verschiedenen Organismen oft ähnlich. Mit Hilfe spezieller Computerprogramme ist es möglich, diese Sequenzen zu vergleichen und Übereinstimmungen zu finden. Wenn es viele Zufälle gibt, ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, dass sie zufällig sind. Und wenn diese Wahrscheinlichkeit extrem gering erscheint (oft liegt sie bei verwandten Organismen unter einem Hundertstel Prozent), können wir sicher sein, dass diese beiden Sequenzen (Gene, Proteine) einen gemeinsamen Vorfahren hatten.

Mit Hilfe anderer Programme können Sie den Verlauf ihrer Evolution rekonstruieren und einen echten Stammbaum erstellen, ein Muster der Genabweichung von einem gemeinsamen Vorfahren.

Ich möchte betonen, dass diese Bäume nichts weiter benötigen als die Gene der untersuchten Organismen. Und auf Statistiken basierende Berechnungsmethoden ermöglichen es, solche Bäume zu "testen" und sicherzustellen, dass sie zuverlässig sind. Das bedeutet, dass man nicht nur sicher sein muss, dass sich das zu untersuchende Gen entwickelt hat, sondern auch, wie es sich entwickelt hat. Diese Art von Forschung wird von der Bioinformatik durchgeführt, und jetzt wird immer mehr Evolutionsforschung mit diesen Methoden betrieben. Das Vorhandensein eines hohen Prozentsatzes von Übereinstimmungen in den Genen von Organismen, vor allem mit guter statistischer Unterstützung, deutet auf ihre Herkunft von einem gemeinsamen Vorfahren hin. Das heißt Evolution.

Ich kann das Misstrauen der Leserinnen und Leser voraussehen: Schließlich geht es hier um Berechnungen, und darin können Fehler enthalten sein. Wir Biologen sind uns auch einig, dass Berechnungen gut und Experimente besser sind. Aber wer hat gesagt, man müsse die Evolution in einem Experiment an Fröschen und Affen nachweisen? Wie ich oben geschrieben habe, sind sie ein unbequemes Objekt. Finden wir also einfach ein bequemeres Objekt: eines, bei dem die Generationen öfter wechseln! Und dann wird seine Entwicklung im Experiment nicht Millionen von Jahren, sondern nur Jahre, ja sogar Wochen und Monate dauern. Und wir werden es beobachten können!

Dies ist der Gegenstand von Viren und Bakterien. Sie vermehren sich schnell: Wenn eine Generation Dutzende von Jahren dauert, haben Mikroorganismen oft nur wenige Stunden oder Tage Zeit. So können sie buchstäblich vor unseren Augen denselben evolutionären Weg gehen wie ein Affe zum Menschen.

Und das erfordert oft kein Experiment. Bakterien, die für den Menschen krankheitserregend sind, werden ständig auf natürliche Weise für Antibiotika ausgewählt, die zu ihrer Bekämpfung eingesetzt werden. Die am besten angepassten überleben. Und innerhalb weniger Jahre kann sich ein gefährlicher Bakterienstamm zu einem weiteren, absolut resistenten Antibiotikum entwickeln. Diese Resistenz wird als Antibiotikaresistenz bezeichnet. In einem unserer Artikel über Antibiotikaresistenz haben wir sogar eine Zeitleiste von der Einführung der Antibiotika bis zur bakteriellen Resistenz erstellt.

Ist das nicht schnell? Nun, im Kern geht es um die Evolution. Es stellt sich heraus, dass die Evolution einen kranken Menschen das Leben kosten kann.

Die Erforschung und das Verständnis der Evolution von Bakterien unter dem Einfluss von Antibiotika ist entscheidend für die Entwicklung neuer Medikamente, an die die Bakterien noch keine Zeit hatten, sich an die neuen Medikamente anzupassen. Das Problem ist, dass die Bakterien Zeit haben, sich an die neuen Medikamente anzupassen - und die Wissenschaftler müssen die Evolution nicht nur mit eigenen Augen beobachten, sondern auch gegen sie laufen.

Es gibt ein deutlicheres Beispiel für die Evolution vor unseren Augen - das Auftauchen neuer Viren und die Veränderung bestehender Viren. Was wir gemeinhin als "virusmutiert" bezeichnen, ist in Wirklichkeit eine Virusevolution - eine Virusmutation bedeutet nichts, solange sie nicht über Generationen hinweg etabliert ist.

Wir sind jetzt Zeugen der Entwicklung eines neuen gefährlichen Virus, des Coronavirus COVID-19.

Jeden Tag sequenzieren Wissenschaftler die Virusgenome aus verschiedenen Teilen der Welt, von verschiedenen Patienten, und bauen für sie ähnliche Bäume. Damit ist es möglich, Verbreitungswege des Virus zu untersuchen und seine Ansteckung zu berechnen - und dafür brauchen wir nichts weiter als das Virusgenom. Die Gene selbst "geben das Virus mit Innereien auf" und zeigen an, wie es sich verbreitet hat. Die molekulare Epidemiologie ist also auch eine Form der Evolutionsforschung.

Aber der Leser kann sagen, es ist nicht alles klar genug.

Nun, es ist an der Zeit, direkt über Evolutionsexperimente zu sprechen, das war die Frage. Die gute Nachricht ist, dass es sie gibt!

Fangen wir damit an, dass wir zu unseren Widdern zurückkehren ... das sind resistente Bakterien. Leider ist die Rate der Antibiotikaresistenz so hoch, dass wir diesen Prozess in Echtzeit beobachten können.

Ein von der Harvard Medical School veröffentlichtes Video zeigt ein solches Experiment. In den Sektoren der Petrischale wurden immer höhere Konzentrationen von Antibiotika eingesetzt - in jedem Sektor das Zehnfache. Um jede neue Zone zu meistern, musste sich ein Bakterienstamm entwickeln ... was sie erfolgreich taten! Dabei "zeichnen" sie auf einer Petrischale ihren eigenen Stammbaum - ohne jegliche Computerberechnungen.

Der gesamte Prozess der evolutionären Entwicklung der neuen Bedingungen dauerte 11 Tage. Mir scheint, dass dies sogar noch schöner ist, als die Evolution an Fröschen zu studieren!

Dies ist nicht das einzige evolutionäre mikrobielle Experiment. Das von Richard Lenski und seinen Kollegen 1988 begonnene Evolutionsexperiment dauert schon seit Jahrzehnten an. Darin sind die Bakterien gezwungen, zu hungern - und sich zu entwickeln, um sich an den Hunger anzupassen. Dieses Experiment hat viele wichtige Entdeckungen in der Evolutionstheorie gemacht, die auf der Elemente-Website gut dokumentiert ist. Es stellte sich zum Beispiel heraus, dass in der Evolution "der Perfektion keine Grenzen gesetzt sind" - nach so vielen Jahren der Agonie denkt der Indikator für die Anpassung der Bakterien an den Lebensraum nicht einmal daran, auf das Plateau hinauszugehen, und wächst weiter. Und dass sich selbst in einem so einfachen System unterschiedliche ökologische Nischen bilden.

Während Biologen in Harvard böse antibiotikaresistente Mikroben herausholten, begannen Biologen in Singapur ein evolutionäres Experiment, um einen bösen Erregerpilz in einen guten Symbionten zu verwandeln. Und es scheint ihnen gelungen zu sein!

Die Biologen im Experiment beobachten also nicht nur die Evolution, sondern untersuchen auch ihre Mechanismen. Und molekulare Daten helfen dort, wo die Ergebnisse des Experiments lange erwartet worden wären ...

Sie sind jetzt hoffentlich davon überzeugt, dass es Evolution gibt? Und es ist wahrscheinlich kein Zufall, dass viele Studien zur molekularen Evolution und Evolutionsexperimente an Mikroorganismen durchgeführt werden - sie sind für die moderne Medizin von entscheidender Bedeutung. Durch das Studium der Evolution tragen Wissenschaftler dazu bei, Menschenleben zu retten. Ist das nicht großartig?