Schematischer Zeitverlauf
Abbildung 1: Schematischer Zeitverlauf vom Ursprung der Erde bis zu den frühesten Metazoa (die vom Autor erstellte Graphik basiert auf Befunden zahlreicher Quellen, die im Verlauf des vorliegenden Textes entsprechend zitiert werden): Blaue Linien und Pfeile: Wege der Evolution, die vom Ursprung der Erde bis zum Homo sapiens führen. Hellbraune Linien und Pfeile: Wege der Evolution, die zusätzliche Zielpunkte bis in die Gegenwart ansteuern.
(LUCA: last universal common ancestor; TC: trinity concept; LECA: last eukaryotic common ancestor; LPCA: last plastid-bearing common ancestor; HS: Homo sapiens; uz: unizellulär; kmz: komplex multizellulär; LHB: late heavy bombardment; GOE: great oxidation event; NOE: Neoproterozoic oxidation event; Ga: Gigaannum, bezogen auf: vor heute).


Keywords: Evolution,  Metazoa,  Schema

Molekularstruktur
Abbildung 2: Molekularstruktur von DNA und RNA, Transkription (mod. nach [153]). C: Cytosin; G: Guanin; A: Adenosin; U: Uracil; T: Thymin


Keywords: DNA,  Molekularstruktur,  RNA

Transkription und Translation
Abbildung 3: Vereinfachte Darstellung von Transkription und Translation bei eukaryotischen Zellen (erstellt nach [33, 154]


Keywords: Schema,  Transkription,  Translation

Prebiotic chemistry
Abbildung 4: „Prebiotic (primordial) soup“ („Prebiotic chemistry”), „RNA-Protozelle“ (mod. nach [155]) Aus einfachsten anorganischen und organischen Molekülen („Prebiotic chemistry“: s. interne Tabelle einzelner Moleküle) haben sich abiotisch und spontan z. B. Zuckermoleküle und Nukleobasen bilden können. Die Bildung der RNA-Protozelle sowie ihre Fähigkeit zur Selbstreplikation und Proteinsynthese sind dargestellt (A: Adenosin; G: Guanin; C: Cytosin; U: Uracil).


Keywords: Molekül,  RNA,  RNA-Protozelle

Infektion einer Wirtszelle
Abbildung 5: Zelluläre Abläufe der Infektion einer Wirtszelle durch DNA-Viren (pox-Viren ausgenommen) (erstellt nach [156]): Nach dem Andocken (1) („attachment“) an einen spezifischen membranständigen Rezeptor an der Wirtszelle (WZ) kommt es zur Absorption des Virus durch die WZ bzw. zur Penetration des Virus in die WZ (2). Dabei kann ein Virus sowohl die Membran durchqueren oder von der WZ aufgenommen werden, als auch mit der WZ-Membran fusionieren und dann eintreten. Mit der Entmantelung (3) („uncoating“) verliert das Virus sein Hülle. Anschließend bringt es im Nukleus der WZ die Genexpression und die Transkription unter seine Kontrolle, wodurch die Replikation der viralen DNA erfolgt (4). Unter Einbeziehung der Ribosomen und Organellen im Zytoplasma werden dann die Translation, die Proteinsynthese und der Zusammenbau neuer Viren (bis zu 100 pro WZ) gesteuert (5). Schließlich verlassen die Viren die WZ, indem entweder ein Art Ausknospung („budding“) durch Nutzung der WZ-Membran („envelope virus“) mit Erhalt der WZ oder eine Freisetzung ohne Membran („non-envelope virus“) unter Zerstörung der WZ (Lysis) erfolgen (6). Bei RNA-Viren (hier nicht gezeigt) läuft der Prozess ähnlich ab, allerdings geschehen die Schritte 3 und 4 im Zytoplasma der WZ (N: Nukleus; WZ: Wirtszelle).


Keywords: DNA-Virus,  Schema,  zellulärer Ablauf

LUCA
Abbildung 6: „Last universal common ancestor“ (LUCA) (mod. nach [58]): Die Präsentation beruht auf dem Verfahren der Gen-Rekonstruktion. Gezeigt wird ein schematischer Zellaufbau von LUCA. Der Umfang der metabolischen und enzymatischen Maschinerie ist reduziert dargestellt. 30S bzw. 50S: Sedimentationsrate einer Ribosomenuntereinheit bei der Ultrazentrifugation von 30 bzw. 50 Svedberg-Einheiten (Leu: Leucin; Val: Valin; Asn: Asparagin; Ile: Isoleucin; Arg: Arginin; Trp: Tryptophan; Lys: Lysin; Tyr: Tyrosin; Phe: Phenylalanin; Gly: Glycin. Hier sind nur die Aminosäuren aufgeführt, die mit dem sichersten Verfahren nachgewiesen worden sind).


Keywords: DNA,  LUCA,  Schema,  Zellaufbau

Zellteilung
Abbildung 7a: Binäre Spaltung am Bespiel der Archaeen (Prokaryoten) (erstellt nach [66, 72]). Einfache Zellteilung mit Replikation und Segregation des zirkulären Chromosoms und der Mutterzelle mit der Entstehung zweier identischer Tochterzellen. Rote Linie: FtsZ/SepF-Schnürungssystem, FtsZ: Filamenting temperature-sensitive mutant Z; SepF: Septum formation protein.


Keywords: DNA,  Schema,  Zelle,  Zellteilung

Zellteilung
Abbildung 7b: Kombination aus Mitose (Karyokinese) und sequentieller binärer Spaltung (Zytokinese) am Beispiel E. histolytica (Eukaryot) (mod. nach [98])


Keywords: DNA,  Karyokinese,  Mitose,  Schema,  Zelle,  Zellteilung,  Zytokinese

Motilitätsorgan bei Einzellern
Abbildung 8: Motilitätsorgan bei Einzellern (erstellt nach [79]): Flagellum (z. B. bei Bakterien) und ­Geißeln (z. B. bei menschlichen Spermatozyten). Das Flagellum nutzt eine Propulsionsbewegung, die Geißel einen wellenförmig schlagenden Fortbewegungsmodus.


Keywords: Flagellum,  Geißel,  Schema

Trinity concept
Abbildung 9: „Trinity concept“ des „tree of life“ (TOL) (mod. nach [84]): Die Entstehung des Eukaryoten („last eukaryotic common ancestor“, LECA) ergibt sich aus zwei Abstammungslinien, aus Abzweigungen der Archaeen (Asgard-Archaea) und der Bakterien (Alphaproteobacteria). Diese wiederum haben gemeinsam auf unterschiedlichen Entwicklungswegen den „last universal common ancestor“, LUCA, als Ursprung (Ga: Gigaannum; LECA: Last eukaryotic common ancestor).


Keywords: LECA,  LUCA,  tree of life,  trinity concept

LECA
Abbildung 10: Schematische Darstellung des „Last eukaryotic common ancestor“ (LECA) (mod. nach [90]): LECA weist bereits eine höchst differenzierte Kompartimentierung verschiedenster Zellfunktionen auf. 1: Nukleus; 2: endoplasmatisches Retikulum; 3: Golgiapparat; 4: Mitochondrien; 5: Basalkörper; 6: Flagellum; 7: Phospholipide; 8: Filopodium; 9: Endo-/Exozytose.


Keywords: last eukaryotic common ancestor,  LECA,  Schema

Zellteilung
Abbildung 11: Von uni- zu multizellulär bei Eukaryoten (erstellt nach [3]): (a) Zellen können sich an der Kolonie-Oberfläche teilen, flagellentragende Zellen ordnen sich außen an, (b) flagellenfreie Zellen können sich nach innen orientieren, sowie (c) sich im Inneren der Kolonie teilen.


Keywords: Schema,  Zelle,  Zellteilung

Kladogramm
Abbildung 12: Kladogramm (Verwandtschaftsstammbaum) von LECA bis zu den Bilateria (mod. nach [106, 110])


Keywords: Bilateria,  LECA,  Schema,  Stammbaum

Syssomonas multiformis
Abbildung 13: Verschiedene Formationen des eukaryotischen Einzellers Syssomonas multiformis (mod. nach [93]): (a) einzelne Zelle (fl: Flagellum); (b) drei Stadien der Phagozytose; (c), (d): Aggregation


Keywords: Einzeller,  Phagozytose,  Syssomonas multiformis,  Zelle

Salpingoeca rosetta
Abbildung 14: Salpingoeca rosetta: ein einzelliger, koloniebildender Eukaryot (mod. nach [114]): S. ­rosetta ist ein eukaryotischer Einzeller, der zu den Choanoflagellaten gehört, den engsten bekannten Verwandten der Metazoa (Multizeller, Tiere). Im Labormodell differenzieren sich u. a. zwei koloniebildende Zelltypen, entweder in Ketten- (A, C) oder in Rosetten-Form (B, D).


Keywords: Choanoflagellaten,  Einzeller,  Salpingoeca rosetta

Reproduktion
Abbildung 15: Kombination aus sexuellen und asexuellen Zyklen der unizellulären Salpingoeca rosetta (erstellt nach [116, 117]): Diese schematische Darstellung zeigt einen denkbar frühen Nachweis von Meiose und sexueller Reproduktion in der Phylogenese von Eukaryoten.


Keywords: Salpingoeca rosetta,  Schema,  sexuelle Reproduktion

Kimberella quadrata
Abbildung 16: Fossil (Abdruck) und Rekonstruktion von Kimberella quadrata (ca. 585–535 Ma vor heute) (erstellt nach [157]): Das Fossil stammt aus der russischen Region Archangelsk am Weißen Meer. Bei Kimberella handelt es sich um einen ausgestorbenen, basalen, schnecken- (mollusken-) ähnlichen, wirbellosen Organismus mit Größen von > 2 mm bis 15 cm. Er zeigt einen bilateralen Aufbau, dorsal einen hartschalenartigen Mantel sowie Füßchen, die lateral über den Mantel hinausragen und vermutlich ein kriechendes Bewegungsmuster ermöglicht haben. Kimberella hat wahrscheinlich in aquatischer Umgebung gelebt. Der Fortpflanzungsmodus ist unbekannt. A: fossiler Abdruck; B: Rekonstruktion.


Keywords: Fossil,  fossiler Abdruck,  kimberella quadrata,  Rekonstruktion

Schematischer Sagittalschnitt
Abbildung 17: Schematischer Sagittalschnitt des Acoels Symsagittifera roscoffensis (mod. nach [138]): Dieses Acoel, ein noch existenter Plattwurm, ist ein Hermaphrodit. Weibliche und männliche Gametogenese sowie Gonaden- und Kopulationsstrukturen sind beide in einem Organismus vorhanden. Das männliche Kopulationsorgan verfügt über ein komplexes Muskelsystem. Die Reproduktion findet mit interner Fertilisation durch „cross fertilization“ zwischen den Partnern ab. Spermien werden über die männliche Genitalpore, fertilisierte Eizellen vor Allem über die weibliche Genitalpore abgegeben. Die Embryogenese findet extern aquatisch statt. Auch das Drüsensystem ist dargestellt – es dient der Motilität, dem Attachment, dem Schutz sowie der Verdauung und dem Abbau von Makromolekülen über enzymhaltigen Drüsenmukus. Nicht dargestellte Gewebe in diesem Sagittalschnitt sind z. B. Gehirn, Nerven- und Muskelsystem (w: weiblich, m: männlich).


Keywords: acoela,  Sagittalschnitt,  Schema,  Symsagittifera roscoffensis

Querschnitt
Abbildung 18: Querschnitt der Morphologie eines Exemplars eines noch lebenden Acoels (Isodiametra pulchra) (mod. nach [137]): Isodiametra pulchra ist ein hermaphroditischer Plattwurm. Die Darstellung zeigt die paarig angelegten Ovarien und Testes sowie die weiblichen und männlichen Kopulationsorgane im Querschnitt.


Keywords: acoela,  Isodiametra pulchra,  Querschnitt