Biologische Evolutionstheorien, Prozess, Tests und Beispiele

Biologische Evolutionstheorien, Prozess, Tests und Beispiele

Der Biologische Entwicklung Es ist die Änderung der Eigenschaften von Organismusgruppen im Laufe der Generationen. Gruppen von Organismen derselben Arten werden als "biologische Populationen" bezeichnet.

Im Wesentlichen sagt die moderne neodarwinistische Evolutionstheorie, dass dies aus einem allmählichen Veränderung der Lebensformen besteht. Dies begann - vermutlich - mit einem Molekül mit der Fähigkeit, sich etwa 3 zu replizieren.5 Milliarden Jahre.

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Im Laufe der Zeit trat ein Zweig der Linien auf und es entstanden neue und vielfältige Arten. Die Mechanismen für diesen evolutionären Wandel sind natürliche Selektion und Gendrift.

Evolutionsbiologie versucht, den Ursprung der biologischen Vielfalt und wie sie aufrechtzuerhalten. Wie eine Zentralwissenschaft in der Biologie wird es allgemein als ein einheitlicher Gedanke angesehen, der die verschiedenen Disziplinen der biologischen Wissenschaften integriert.

Diese einheitliche Eigenschaft der Evolutionsbiologie war im berühmten Satz von Theodosius dobzhansky gekennzeichnet: "Nichts macht in der Biologie Sinn, wenn sie nicht im Lichte der Evolution ist".

Heutzutage hat die Evolutionsbiologie alle Fortschritte in der Wissenschaft erzielt und es ermöglicht, Phylogenien mit zahlreichen molekularen und leistungsstarken Merkmalen statistische Analysen wieder aufzubauen.

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Was ist der Evolutionsprozess?

Evolution ist ein Begriff, der sich aus lateinischen Wurzeln ergibt Evolvere, Dies bedeutet als Bereitstellung oder Enthüllung eines versteckten Potenzials. Heute ruft das Wort Evolution einfach eine Veränderung hervor. Es ist wahrscheinlich Teil unseres täglichen Lexikons, sich auf Veränderungen in einem Objekt oder in einer Person zu beziehen.

Die biologische Entwicklung bezieht sich jedoch auf Veränderungen in Gruppen von Organismen durch den Durchgang von Generationen. Diese allgemeine Definition der Evolution wird von Futuyma (2005) verwendet. Es ist wichtig zu hervorheben, dass Organismen wie Individuen Sie entwickeln sich nicht weiter, während Gruppen von Organismen dies tun.

In der Biologie werden die Personen derselben Spezies, die zeitlich und im Weltraum koexistieren, Populationen genannt. Damit eine Änderung einer Bevölkerung als evolutionär angesehen wird, muss sie durch das genetische Material von einer Generation zur anderen weitergegeben werden.

Wissenschaftliche Evolutionstheorien

Seit jeher hat das Mensch eine intrinsische Neugier für den Ursprung des Lebens und die Existenz der enormen Vielfalt, die organische Wesen anwesend.

Wie der britische Naturforscher Charles Darwin (1809-1882) einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung dieser Wissenschaft hatte, werden wir die vor und nach seinen Beiträgen vorgeschlagenen Theorien untersuchen.

Vor Darwin: Der Kreationismus und die Unveränderlichkeit der Art

Vor Darwin waren die Naturforscher und andere Wissenschaftler durch die Aufrechterhaltung eines kreationistischen Denkens in Bezug auf den Ursprung der Spezies gekennzeichnet.

Essentialistische Visionen wurden behandelt, wobei jede Art eine unveränderliche Essenz hatte und die Variation, die wir in der Gruppe beobachteten. Diese Konzeption wurde zum Zeitpunkt von Platon und Aristoteles verwaltet.

Einige Zeit später begannen Christen, die Passagen der Bibel buchstäblich zu interpretieren, und verstanden, dass organische Wesen in einem einzigen Ereignis von einer übernatürlichen Einheit geschaffen wurden. Diese Konzeption erlaubte keine Veränderungen in den Arten im Laufe der Zeit, da sie unter göttlicher Perfektion geschaffen worden waren.

Im 18. Jahrhundert war es das Ziel der Naturforscher, den göttlichen Plan zu katalogisieren, den Gott geschaffen hatte. Zum Beispiel hat Linneo die Grundlagen der aktuellen Taxonomie nach dieser Denkweise festgelegt.

Anschließend wurde diese Vision von mehreren Denker herausgefordert. Die relevanteste Theorie der Zeit vor dem Leben wurde von Jean Baptiste Lamarck formuliert. Für ihn hatte jede Art individuell durch die spontane Generation entstanden und konnte sich im Laufe der Zeit "Fortschritte" oder verbessern ".

Eines der relevantesten Prinzipien von Lamarck war die Erbe der erworbenen Charaktere. Dieser Naturforscher glaubte, dass die unterschiedlichen Merkmale, die wir während unseres gesamten Lebens erwerben, an unsere Nachkommen übergeben werden könnten.

Zum Beispiel musste unter der Lamarkian Vision ein Bodybuilder, der alle seine Muskelgruppen hart arbeitet, Kinder mit entwickelten Muskeln haben. Das gleiche Prinzip gilt bei der Nichtgebrauch der Organe.

Darwin und Wallace Beiträge zur Evolutionsbiologie: natürliche Selektion

Charles Darwins Name erscheint normalerweise in den meisten Biologie -Texten, unabhängig von seiner Spezialität. Darwin revolutionierte Biologie und Wissenschaften im Allgemeinen mit unglaublicher - vergleichbarer Größe, zum Beispiel mit Newtons Beiträgen.

In seiner Jugend behielt Darwin ein treues Denken an biblische Lehren bei. Begleitet von einem religiösen Gedanken bekundete Darwin jedoch ein Interesse für Naturwissenschaften, so dass es von den hellsten wissenschaftlichen Köpfen des Augenblicks umgeben war.

Die Reise im Beagle

Darwins Leben nahm sich an, als er schon in jungen Jahren eine Reise an Bord der H begann. M. S. Beagle, ein britisches Schiff, das verschiedene Regionen Südamerikas erkunden würde. Nach einer Reise, die ein paar Jahre dauerte, beobachtete und sammelte Darwin eine große Vielfalt der südamerikanischen Fauna und Flora.

Dank seiner optimalen finanziellen Situation konnte Darwin sein Leben ausschließlich seiner Arbeit in den Biowissenschaften widmen. Nach umfangreichen Meditationen - und auch Lesungen über Wirtschaftswissenschaften - erzeugte Darwin seine Theorie der natürlichen Selektion.

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Die natürliche Selektion ist eine einfache und gleichzeitig stark.

Diese Idee wurde nicht nur von Darwin abgeleitet. Ein junger Naturforscher namens Alfred Wallace erreichte unabhängig sehr ähnliche Ideen. Wallace mit Darwin kommuniziert, und beide präsentierten zusammen die Evolutionstheorie durch natürliche Selektion.

Die Entstehung der Arten

Anschließend präsentiert Darwin sein Meisterwerk: “Die Entstehung der Arten”, Das seine Theorie im Detail und mit robusten Beweisen zeigt. Dieses Buch enthält sechs Ausgaben, in denen Darwin sein ganzes Leben lang arbeitete.

Die natürliche Selektionstheorie behauptet, dass bei einer nützlichen und vererbbaren Variation in einer Population von Individuen eine unterschiedliche Reproduktion zwischen den Merkmalsinhabern besteht. Diese werden dazu neigen, mehr Nachkommen zu erzeugen und so die Häufigkeit des Merkmals in der Bevölkerung zu erhöhen.

Darüber hinaus schlug Darwin auch gemeinsame Vorfahren vor: Alle Arten haben sich in der evolutionären Zeit eines Vorfahren gemeinsam auseinandergesetzt. Somit können alle organischen Wesen im großen Baum des Lebens dargestellt werden.

Nach Darwin: Neodarwinismus und Synthese

Unmittelbar nach der Veröffentlichung von "Der Ursprung", Eine große Kontroverse brach unter den wichtigsten Wissenschaftlern der Zeit aus. Im Laufe der Jahre wurde die Theorie jedoch allmählich akzeptiert.

Es gab Biologen, die die darwinistischen Ideen nie akzeptierten, also erstellten sie ihre eigenen evolutionären Theorien, die jetzt fast vollständig diskreditiert wurden. Ein Beispiel hierfür sind unter anderem Neo-Flackismus, Orthogenese und Mutationismus.

Zwischen dem Jahr 30 und 40 wurden alle Anti-Life-Theorien mit der Ankunft der evolutionären Synthese verworfen. Dies bestand aus der Vereinigung der Darwinschen Ideen mit den Beiträgen einer Reihe von Genetikern und Paläontologen wie Fisher, Haldane, Mayr und Wright, unter anderem.

Die Synthese gelang es, evolutionäre Theorien mit korrekten genetischen Prinzipien zu vereinen, da eine der Schwierigkeiten, die Darwin während seiner Arbeit erleben musste.

Beweis der Evolution: Nur eine Theorie?

Heute ist die biologische Entwicklung eine Tatsache, die durch robuste und reichlich vorhandene Beweise unterstützt wird. Obwohl Biologen nicht an der Richtigkeit des Prozesses zweifeln, hören wir im täglichen Leben normalerweise, dass die Evolution "nur eine Theorie" ist - mit abwertenden Konnotationen.

Dieses Missverständnis der Tatsache, dass der Begriff "Theorie" unterschiedliche Bedeutungen in der Wissenschaft und im Alltag hat. Für die meisten Menschen ist eine Theorie eine ungewisse Vorhersage einer Tatsache, die durch schwache Grundlagen gekennzeichnet ist. Für einen Wissenschaftler ist eine Theorie eine Gruppe konsequenter und strukturierter Ideen auf die richtige Weise.

Nach dieser Reihenfolge der Ideen können wir schließen, dass die Evolution a ist gemacht, Und es gibt Mechanismen, die es erklären, wie z Theorie der natürlichen Auswahl. Die herausragendsten Beweise des Evolutionsprozesses sind die folgenden.

Homologie

Zwei Prozesse oder Strukturen sind homolog, wenn dieses Merkmal direkt von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt wurde. In der Evolutionsbiologie ist die Homologie ein grundlegender Punkt, da sie die einzigen Merkmale sind, die es uns erlauben.

Morphologische Homologien

Ein sehr berühmtes Beispiel für Homologie sind die Knochen der Extremitäten der Tetrapods. Nehmen wir drei Tiere, die sich in ihrer Modalität der Fortbewegung unterscheiden, um zu verstehen, warum die Homologie ein robuster Beweis für den Evolutionsprozess ist: Menschen, Wale und Fledermäuse.

Diese drei Gruppen haben einen strukturellen Grundplan in ihren früheren Extremitäten, weil sie ihn von einem gemeinsamen Vorfahren erbten. Das heißt, ein Ahnen -Tetropod hatte einen Humerus, gefolgt von einem Radius und einem Würfel und schließlich einer Reihe von Falangen.

Es gibt keinen funktionalen Grund, warum drei Tiere mit so unterschiedlichem Lebensstil den gleichen Knochenplan in ihren Gliedmaßen haben müssen.

Wenn das Leben entworfen wurde, gibt es keinen Grund, einen Wasserorganismus zu bauen, eines fliegen und ein Land mit demselben Plan. Kein Ingenieur - wie Unerfahrenheit auch immer.

Der logischste Weg, dies zu erklären, ist die gemeinsame Vorfahren. Die drei erbten diesen Strukturplan eines Vorfahren und erlitten die adaptiven Modifikationen, die wir heute beobachten: Flügel, Flossen und Waffen.

Molekulare Homologien

Die Homologie beschränkt sich nicht auf anatomische Eigenschaften eines Lebewesens. Sie können auch auf molekularer Ebene nachgewiesen werden. Die genetischen Informationen von Lebewesen werden in DNA gespeichert und werden in Tripletts umgesetzt: Drei Nukleotide entsprechen einer Aminosäure.

Eine universelle molekulare Homologie ist das Lesen dieses genetischen Code, da praktisch alle organischen Wesen diese Sprache teilen - obwohl es sehr spezifische Ausnahmen gibt.

Der Fossilienbestand

Als Darwin seine natürliche Selektionstheorie vorschlägt, argumentiert er, dass alle schrittweise Übergangsformen in der fossilen Registrierung nicht vorhanden sind, weil es unvollständig ist. Im Gegensatz dazu sehen die Gegner der darwinischen Ideen die Diskontinuität der Registrierung als Test gegen die Theorie.

Wir müssen uns daran erinnern, dass der Prozess der Fossilisierung eines organischen Wesens ein unwahrscheinliches Ereignis ist, verbunden mit der Wahrscheinlichkeit, dass ein Exemplar in gutem Zustand gefunden wird. Aus diesen Gründen sind weniger als 1% aller Formen, die sie einst lebten, im fossilen Register vertreten.

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Trotzdem wurden sehr gut erhaltene Fossilien festgestellt, die als "Fenster in die Vergangenheit" dienen, die dienen. Einer der berühmtesten ist Archaeopteryx. In diesem Fossil unterstreichen sie die Zwischeneigenschaften zwischen einem Reptil und einem Vogel. Wir haben auch mehrere hominide Fossilien, die es uns ermöglicht haben, die Entwicklung des Menschen wieder aufzubauen.

Es wurden einige alternative Theorien vorgeschlagen, um die Diskontinuität der Registrierung zu erklären, wie die Theorie des unterbrochenen Gleichgewichts.

Biogeographie

Obwohl die Entwicklung durch Beweise aus vielen Wissenszweigen unterstützt wird, war es die Biogeographie, die Darwin von der Richtigkeit des Evolutionsprozesses überzeugte.

Die Verteilung lebender Organismen auf dem Planeten Erde ist nicht homogen, und viele Aspekte dieses Muster.

Wenn wir die Fauna der ozeanischen Inseln (isolierte Elemente, die noch nie Kontakt zum Festland hatten) untersuchen, stellen wir fest, dass die Artenzusammensetzung sehr eigenartig ist. Dies ist beispielsweise auf den Inseln im Nordatlantik zu sehen, die Bermuda -Inseln genannt werden.

Einheimische Wirbeltiere (Nichtsäure) sind unter anderem nur sehr wenige, hauptsächlich Vögel, Migrationsfledermäuse und Eidechsen. Einige dieser Arten zeigen eine signifikante Beziehung zur Fauna Nordamerikas. Andere hingegen sind auf der Insel endemisch und sind in keiner anderen Region zu finden.

Dieses Verteilungsmuster ist mit den Evolutionsprozessen kompatibel, da das Gebiet speziell mit Tieren mit Flugkapazität kolonisiert und große Entfernungen dispergiert werden.

Evolution in Aktion: Beispiel für die Evolution

Ein weiteres Missverständnis in der Evolutionsbiologie ist, dass sie mit einem extrem langsamen Prozess zusammenhängt.

Während es wahr ist, dass komplexe Anpassungen wie mächtige Kiefer oder Augen mit ausgezeichneten Visionen erhalten, müssten wir ein paar Millionen von Jahren warten, aber es gibt bestimmte Evolutionsprozesse, die wir in einer relativ kurzen Zeit mit unseren eigenen Augen beobachten können Zeit.

Als nächstes werden wir den Fall der Motte analysieren Biston Betularia Als Beispiel für die Evolution in Aktion. Später werden wir über die Resistenz gegen Antibiotika und Pestizide sprechen, ein weiteres Beispiel für die Evolution, die wir in kurzer Zeit beobachten können.

Industrieller Melanismus und Biston Betularia

Eines der herausragendsten Beispiele in der Evolutionsbiologie ist der industrielle Melanismus. Dieses Phänomen wurde während der industriellen Revolution dokumentiert und gelang es, eine Beziehung zwischen der Variation der Farbe der Motte herzustellen Biston Betularia und die Kontamination seines Lebensraums.

Die Motte präsentiert zwei Morphologien: eine klare und eine dunkle. Vor der Verschmutzung war die dominierende Variante die klare Motte, vermutlich, weil sie auf dem klaren Birkenbiss sitzte und von ihren potenziellen Raubtieren unbemerkt bleiben konnte: Vögel.

Mit der Ankunft der industriellen Revolution erhöht die Umweltverschmutzung das signifikante Niveau. Der Bäumekortex begann eine immer dunkle Färbung, und dies erzeugte eine Änderung der Frequenzen der hellen und dunklen Varianten der Motten.

Die dunkle Motte war für eine Weile die dominierende Variante, da sie in der geschwärzten Rinde besser versteckt sein könnte.

Anschließend wurden Umweltreinigungsprogramme implementiert, um die Umweltverschmutzung zu verringern. Dank der Effizienz dieser Programme nahmen die Bäume wieder ihre anfängliche charakteristische Farbe an.

Wie wir intuitiv können, änderte sich die Häufigkeit der Motten wieder, was die klare Variante war, die Dominante. Somit wurde der Evolutionsprozess in einem Zeitraum von 50 Jahren dokumentiert.

Evolutionsmechanismen

Die biologische Entwicklung ist ein Prozess, der zwei Schritte beinhaltet: die Erzeugung von Variationen und dann die unterschiedliche Reproduktion von Variationen, entweder durch natürliche Selektion oder durch Gendrift. Aus diesem Grund sollte der Begriff natürlicher Selektion und Evolution nicht austauschbar verwendet werden - weil sie es nicht sind.

Unter der Perspektive der Bevölkerungsgenetik -Evolution ist die Änderung der allelischen Frequenzen im Laufe der Zeit innerhalb einer Bevölkerung. Die Kräfte, die allelische Frequenzen verändern, sind somit Selektion, Drift, Mutation und Migration.

Natürliche Auslese

Wie bereits erwähnt, bestand Darwins größter Beitrag zur Biologie darin, die natürliche Selektionstheorie vorzuschlagen. Dies wurde von den Medien stark missverstanden und falsch dargestellt und sie mit falschen Phrasen wie "das Überleben der am besten geeigneten" in Verbindung gebracht.

Bedingungen für die natürliche Selektion auftreten

Die natürliche Selektion ist eine einfache Idee mit großartigen Ergebnissen. Wenn ein System die folgenden Eigenschaften erfüllt, wird es durch natürliche Auswahl - unweigerlich - durch die natürliche Auswahl entwickelt:

- Variabilität: Eine Bedingung Sinus qua non Damit die Evolution auftritt.

Zum Beispiel variieren die Mitglieder in Färbung, Fell, Größe usw. Wir können die Variation in verschiedenen Ebenen finden: morphologisch, zellulär, biochemistisch und molekular. Wenn wir auf der Ebene untergehen, stellen wir fest, dass die Variation zunimmt.

- Vererbbarkeit: In einfachen Worten ist das Verpacken die Ähnlichkeit der Eltern mit ihren Nachkommen. Formal ist es definiert als der Anteil der phänotypischen Varianz aufgrund der genetischen Variation und wird mit der Gleichung ausgedrückt: H2 = VG / (VG + VUND), wo vG Es ist die genetische Varianz und vUND Die Umweltvarianz.

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- Assoziation mit ihm Fitness: Schließlich muss das vererbbare Merkmal der Agentur vermitteln, dass es einen Vorteil in der hat Fitness. Dieser Begriff wird in der Evolutionsbiologie verwendet, um die Fähigkeit eines Organismus zu quantifizieren, zu überleben und zu reproduzieren, und fruchtbare Nachkommen hinterlassen.

Wenn diese drei Bedingungen erfüllt sind.

Gen leitet sich ab

Gen -Drift ist die Änderung der Allelfrequenzen, die durch den Stichprobenfehler von Gameten von einer Generation zur anderen auftritt. Das heißt, es ist ein stochastisches oder zufälliges Ereignis. Dieses Phänomen ist signifikant, wenn die wirksame Studienpopulation gering ist.

In Statistiken sind der Stichprobenfehler die Diskrepanzen, die zwischen der theoretischen Vorhersage und der experimentell erhaltenen bestehen. Wenn wir beispielsweise 50 schwarze Körner und 50 rote Körner in einer Tasche haben, würden wir davon ausgehen, dass der erwartete Anteil von 5 schwarzen und 5 roten Körnern ist, wenn wir 10 zufällig nehmen.

Es wäre jedoch nicht seltsam, wenn das experimentelle Ergebnis 6 Schwarze und 4 rot oder 7 Schwarz und 3 rot ist. Dies ist der Stichprobenfehler.

Nach der neutralen Theorie der molekularen Evolution werden die meisten Mutationen durch Ableitung fixiert und haben keine Auswirkungen auf die Fitness des Individuums.

Wie bei der natürlichen Selektion gibt es bei Gen -Drift eine unterschiedliche Reproduktion von Individuen nur so, dass es in diesem Fall zufällig ist - während es in der natürlichen Selektion durch ein Merkmal der Fall ist, das seine erhöht Fitness.

Evolutionsbiologieanwendungen

Die Evolutionsbiologie hat eine Reihe von Anwendungen, sowohl für Medizin, Landwirtschaft, Naturschutzbiologie als auch für andere Disziplinen.

Medizin

Evolutionstheorie ist eine wesentliche Wissenschaft im Bereich der Medizin. Zum Beispiel ermöglicht es uns, das Ergebnis der wahllosen Verwendung von Antibiotika zur Behandlung von Infektionskrankheiten vorherzusagen.

Wenn wir ein Antibiotikum unnötig anwenden oder keine medizinische Behandlung gipfeln, werden wir nicht resistente Varianten beseitigen, aber resistente Personen erhöhen ihre Häufigkeit in der Bakterienpopulation.

Derzeit ist das Problem der Bakterienresistenz gegen die meisten Antibiotika eine Welt von Interesse und Besorgnis. Das Bewusstsein für die Verwendung von Antibiotika ist eine Möglichkeit, diese Komplikation zu verringern.

Zum Beispiel Bakterien Staphylococcus aureus Dies ist häufig die Operationssäle und verursacht Infektionen bei Patienten während der Operationen.

Heute ist Bakterien völlig resistent gegen eine Reihe von Antibiotika wie Penicillin, Ampicillin und verwandte Medikamente. Obwohl neue Antibiotika erzeugt wurden, um ihr entgegenzuwirken, sind Medikamente immer weniger effizient.

Die Widerstandskrise ist eines der dramatischsten Beispiele für die Evolution, die wir mit unseren eigenen Augen beobachten können, daher dient sie auch als Beweis für den Evolutionsprozess.

Landwirtschaft und Vieh

Das gleiche evolutionäre Prinzip kann in Kulturen mit erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung auf die Verwendung von Pestiziden zur Beseitigung von Schädlingen extrapoliert werden. Wenn die gleiche Art von Pestizid für lange Zeit angewendet wird, werden wir die Zunahme resistenter Varianten bevorzugen.

In ähnlicher Weise versuchen die Landwirte, die "besten" Tiere zu erhalten, um die Produktion zu maximieren (Milch, Fleisch usw.). Diese Landwirte wählen die Personen aus, die sie in praktischsten als am nützlichsten betrachten. Mit dem Übergang von Generationen ähneln Individuen dem, was vom Menschen gewünscht wird.

Dieser menschliche künstliche Auswahlprozess ähnelt der natürlichen Selektion im Hinblick auf den unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg. Mit dem bemerkenswerten Unterschied, dass es in der Natur keinen CO -SENTENCER gibt.

Naturschutzbiologie

In Erhaltungsfragen das Verständnis von Phänomenen wie "Engpässen" und Abnahme der Abnahmen Fitness verursacht durch Endogamie ermöglicht, sie zu vermeiden und Erhaltungspläne zu erzeugen, die die erhöhen Fitness und halte die Bevölkerung "gesund".

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