Aus dem Artenwandel folgt nicht die Phylogenese

Sieben mit biologischem Beobachtungswissen hinreichend begründete Thesen, die das Potenzial bei der Bildung neuer Arten aufzeigen, das phylogenetische Konzept zu Fall bringen und dadurch die Evolutionstheorie bis auf Weiteres falsifizieren

Laut evolutionsbiologischer Lehre sind alle Lebewesen durch die phylogenetische Entwicklung miteinander verwandt. Sie stammen vom letzten gemeinsamen Vorfahren LUCA (last universal common ancestor) ab, der vor zirka vier Milliarden Jahren lebte. Dazu liegt eine evolutionistische Position vor, wenn das phylogenetische Konzept als eine Tatsache, bewiesene Theorie oder alleinberechtigte Position eingestuft wird. HIER Standpunkte, Lehrplanvorgaben und Appelle.
Die bisher vorliegenden Resultate biologischer Forschung zur Geschichte der Lebewesen auf empirischer Basis präsentieren ein anderes Bild. Dies wird an Hand von sieben hinreichend begründeten Thesen im Folgenden dargelegt.

1. Wie die ersten lebenden Zellen auf der jungen Erde, einem anderen Planeten oder Mond entstanden sind, wurde an Hand eines experimentellen Nachweises noch nicht erklärt. Bisher gelang es keinem Expertenteam der präbiotischen Chemie, im Labor eine lebende Zelle aus leblosen Ausgangsstoffen zu erzeugen.
Jahrzehntelang waren die Teams der Ansicht, der „Ursprung des irdischen Lebens“ könne mittels Funkenentladungsröhren, Proteinoid-Mikrosphären, RNA-Welt, Koazervaten oder hydrothermalen Schloten verstanden werden. Lange erweckte es den Anschein, als würden die präbiotischen Reaktionsketten in absehbarer Zukunft auf ein überzeugendes Szenario stoßen. Die zahlreichen Forschungsexperimente haben das anvisierte Ziel aber noch nicht erreicht. An der Hoffnung eines zukünftigen Durchbruchs wird jedoch festgehalten. Hier ein spannender Artikel zum heutigen Stand präbiotischer Forschung: https://www.nature.com/articles/d41586-024-00544-4
Wird der letzte gemeinsame Vorfahre durch phylogenetische Schlussfolgerungen rekonstruiert, resultiert ein vor etwa vier Milliarden Jahren lebender zellulärer Urahne mit DNA-Genom oder RNA-basiertem Genom oder DNA/RNA-Hybridgenom und genetischem Code, fast vollständigem Translationssystem, Ribosom für die Proteinsynthese, funktionsfähiger Membran, wahrscheinlich Enzymen für die Synthese oder Umwandlung von Nukleotiden, Aminosäuren und Zuckern, was auf einen rudimentären Weg der Kohlenstofffixierung hindeutet, ATP-Synthase, die darauf hindeutet, dass Protonengradienten erzeugt und zur Bildung des als Überträger von Energie und Phosphat wirkenden Mononukleotids ATP verwendet wurden, und möglicherweise der Nutzung des anaeroben Acetogenese-Stoffwechselweges in umgekehrter Richtung als Energiestoffwechsel. Das Resümee einer 2026 publizierten Studie: „LUCA stellt somit einen zellulären Organismus mit einem vollständigen dreiteiligen genetischen System und einem komplexen Stoffwechsel dar.“ https://www.cell.com/cell-genomics/fulltext/S2666-979X(26)00002-9
Doch LUCA wird fossil noch gesucht und seine Entstehung wurde bislang noch nicht erklärt. Ob die Erdoberfläche vor vier Milliarden Jahren schon bewohnbar war, ist in Anbetracht der bisherigen mineralogischen Befunde unwahrscheinlich. Damals existierte die Plattentektonik vermutlich noch nicht, so dass kein Gestein aus der Tiefe noch oben gedrückt wurde und Kontinente bildete. Die Plattentektonik beeinflusst die Erdoberfläche, das Wachstum und die Zerstörung der Kruste, den Zyklus der Superkontinente, die Temperatur, den inneren Wärmehaushalt und die für Lebewesen relevanten chemischen Kreisläufe. Im Erdmittelalter vor etwa 183 bis 85 Millionen Jahren könnten tektonische Prozesse häufig eine verstärkte Verwitterung von Basalt ausgelöst haben, so dass zahlreiche marine Arten wiederholt auf Grund eines kritischen Mangels an Sauerstoff ausstarben.
Titan-Isotope in Schiefer legen den Beginn der Plattentektonik auf zirka 3,5 Milliarden Jahre, Einschlüsse in Diamanten weisen auf einen späteren Start hin. Laut einer Studie von 2026, der die Untersuchung von Dutzenden Zirkonkristallen aus den Jack Hills in Westaustralien zu Grunde lag, könnte die Bewegung der Platten vor 3,3 Milliarden Jahren eingesetzt haben. Bei den Zirkonkristallen handelt es sich um die bisher ältesten bekannten Gesteinsfragmente, die in ihren widerstandsfähigen Mineralstrukturen chemische Informationen enthalten. https://www.nature.com/articles/d41586-026-00628-3
Zwei Wochen danach wurde der Beginn der Plattentektonik an Hand geomagnetischer Daten von alten Vulkangesteinen aus der australischen Region Pilbara, die mit Daten von Gesteinen gleichen Alters aus dem südafrikanischen Barberton Greenstone Belt verglichen wurden, auf etwa 3,48 Milliarden Jahre datiert. Damals könnten die Gesteine in Westaustralien sich jährlich mindestens zwölf Zentimeter zum Pol hin bewegt haben, während in Südafrika noch keine Gestein-Bewegung stattfand. Die Plattentektonik könnte nach der ältesten bekannten geomagnetischen Umpolung vor zirka 3,46 Milliarden Jahren begonnen haben. https://www.science.org/doi/10.1126/science.adw9250
Vor 4,2 bis 3,5 Milliarden Jahren wurde die Erde wiederholt von Objekten aus dem Asteroidengürtel verwüstet. Über 1.000 Kilometer messende Geschosse könnten ein- bis viermal die Erdoberfläche sterilisiert haben. Durch Einschläge von etwa 500 Kilometer großen Brocken könnte das Meerwasser drei- bis siebenmal verdampft sein.

Vergeblich waren auch die bisherigen Versuche von Koryphäen oder Teams der Biologie und Medizin, eine Leiche wieder leben zu lassen. Sie besteht unter anderem aus organischen Molekülen, ist aber nicht lebendig. An der Grenze des Lebendig-Seins gibt es Zustände wie 46.000 Jahre den Permafrost überdauernde Fadenwürmer, nach 24.000-jährigem Aufenthalt im Permafrost sich fortpflanzende Rädertierchen, 700 Jahre alte, keimfähige Samen der Indischen Lotusblume, Amphibien und Reptilien in der Winterstarre, Notfallpatienten mit Herzstillstand vor der Reanimation oder mit vor der Operation auf 10 Grad Celsius heruntergekühltem Körper, der Tod ist bei ihnen aber noch nicht eingetreten. Daher sind Lebendig-Sein und Tot-Sein zwei separate Zustände mit bisher nicht bekannter Überbrückung vom Tot-Sein zum Lebendig-Sein. Wie das Lebendig-Sein zu Stande kommt, ist noch völlig ungewiss. Daher gilt, was Louis Pasteur beim Blick auf die Lebenswelt 1882 feststellte: Alles Lebende entsteht aus Lebendem („omne vivum ex vivo“).
Das Erbgut einer lebenden Zelle kann im Labor nachgebaut, auf ein Minimalgenom reduziert, durch fremde Gene erweitert und in andere lebende Zellen übertragen werden. Wie ein lebender Einzeller mit einigen hundert Genen entstehen kann, ist ein noch nicht gelöstes Rätsel der Biologie.

2. In der fossilen Überlieferung werden teilweise komplexere Merkmale, eine größere Vielgestaltigkeit unterschiedlicher Lebensformen und eine größere Artenvielfalt als in der heutigen Lebenswelt angetroffen. Insgesamt stimmt die morphologische und physiologische Komplexität der Fossilien mit der von rezenten Lebewesen überein, die mit ihnen vergleichbar sind. Ab dem frühen Erdaltertum (Kambrium) sind hoch komplexe Merkmale wie Facetten- und Linsenaugen fossil dokumentiert. Sie treten voll funktionsfähig ohne passende Vorläufer auf.
Bislang wurden ungefähr 40 kambrische Fossillagerstätten entdeckt. Vier Beispiele mit detaillierter Tiererhaltung sind die mindestens 520 Millionen Jahre alte Chengjiang-Gemeinschaft von größtenteils Weichtieren in der Yunnan-Provinz, die auf 518 bis 505 Millionen Jahre datierte Sirius-Passet-Fauna im Norden Grönlands mit etwa 10.000 Fossilen, das 512 Millionen Jahre alte Huayuan-Ökosystem in der chinesischen Provinz Hunan mit über 8.600 Fossilien von 153 Arten bzw. 16 Stämmen, deren Augen, Kiemen, Darm und anderen Organe sehr gut erhalten sind und von denen möglicherweise eine enge transozeanische Verbindung zur etwa 505 Millionen Jahre alten Burgess-Shale-Fauna in den kanadischen Rocky Mountains bestanden haben könnte. https://www.nature.com/articles/s41586-025-10030-0
In den Ablagerungsschichten des vor zirka 541 Millionen Jahren begonnenen Kambriums ist eine hoch verschiedengestaltige Tierwelt fossil eingebettet. Die Fossilien mit erstmals belegter, komplexer multizellulärer Anatomie treten explosionsartig mit überlebensfähigen Merkmalen auf. Zur Fauna gehören Vertreter der Schwämme, Rippenquallen, Platt-, Priaps-, Ringel- und Eichelwürmer, Weich- und Hohltiere, Hakenrüssler, Flügelkiemer, Armfüßer, Nesseltiere, Stachelhäuter, Gliederfüßer, Mantel- und andere Chordatiere sowie kieferlose Fische als fossil älteste Vertreter der Wirbeltiere.
Ein gravierendes Problem bei der Erklärung der Entstehung der kambrischen Tierwelt ist unter anderem die davor datierte „langweilige Milliarde“. Nachdem vor 2,1 bis 1,6 Milliarden Jahren eukaryotische Zellen fossil überliefert sind, verweisen die Sedimente auf eine „langfristige Stagnation“ bis zum Ediacarium, das auf 635 bis 541 Millionen Jahre datiert wird, in der aus paläontologischer Sicht nicht viel passiert ist. Sie ähnelt der „Großen Diskordanz“ der Geologie. Bei den präkambrischen Gesteinsschichten fehlen global Hunderte von Millionen Jahren, als hätte die Erde einen langen Zeitraum ihrer eigenen Geschichte entfernt. Im Grand Canyon liegen 500 Millionen Jahre alte Gesteine direkt auf Gesteinen, die über eine Milliarde Jahre älter sind.
In den kambrischen Meeren waren achtstrahlige Tiefseekorallen mit Biolumineszenz, über ein Meter große Anomalocariden und anatomisch komplexe Gattungen wie Collinsium, Hallucigenia und Marrella ansässig. Collinsium hat vorne ein Paar wie Antennen und sechs Paar wie fein gefiederte Filtrierer aussehende Anhänge. Zudem besitzt es neun beklaute Beine zum Festhalten der Beute und 72 spitze Rückenstacheln, um vermutlich Feinde abzuwehren. Der Körperbau ist komplexer als der von rezenten Stummelfüßern, die am ehesten mit ihm vergleichbar sind. Beim „irren Wundertier“ Hallucigenia wurde lange diskutiert, was die Ober- und Unterseite sowie das vordere und hintere Ende sein könnten. Außergewöhnlich wirken der lang gezogene Kopf, die spitzen Anhänge auf der Unter- und Oberseite sowie die üppige Bezahnung um den Mund und im Rachen. Den ihm ähnelnden Stummelfüßern fehlen solche Zähnchen.
Die Gattung Anomalocaris hat echte Kiefer, mehrere Zahnreichen, paarige Mundwerkzeuge, einen Rumpf mit elf Lappen von dreieckiger Grundform und zwei Augen auf kurzen Stielen. Mit den Facettenaugen aus jeweils bis zu 16.700 sechseckigen Einzelaugen sah der fossile Räuber schärfer als die meisten heutigen Insekten. Mit Hilfe zweier flügelförmiger Flossen war er so exzellent manövrierfähig wie Rochen. Die zwei gegliederten Mundwerkzeuge mit dornenartigen Anhängen packten die Beute und führten sie zur Mundöffnung, die wie eine Kamerablende geöffnet werden konnte. Eventuell dienten die mit Stacheln besetzten Greifer auch als Filtrierapparat, mit dem die Nahrung aus dem Wasser wie bei Bartenwalen aufgenommen wurde. Hinsichtlich der anatomischen Komplexität kann Anomalocaris mit rezenten Krebsen, Spinnen und Insekten verglichen werden.

Quasi eine Miniatur-Ausgabe von Anomalocaris ist der nur sechs Zentimeter große Räuber Mosura mit stacheligen Klauen zum Ergreifen der Beute, bis zu 26 Rumpfsegmenten und drei hervorstehenden Augen für eine erfolgreiche Orientierung beim schnellen Schwimmen. Eng beieinander liegende Bänder aus Kiemenlamellen sorgten für ausreichend Sauerstoffzufuhr bei der Jagd oder bei der Flucht vor größeren Räubern. Vermutlich hakte Mosura die Beute mit den Klauen ein, drehte die Gliedmaßen nach hinten und führte die Beute zum mit Zähnen besetzten Mund. Pikaia besaß einen inneren Achsenstab, zickzackartig angeordnete Muskeln und einen Schlund mit Kiemenspalten. Mit paarigen Tentakeln erkundete Pikaia die Umgebung. Der Habitus ähnelte dem des heutigen Lanzettfischchens.
Den bis zu knapp zwei Zentimeter großen Gliederfüßer Marrella kennzeichnet eine außergewöhnlich hochgradige Grazilität. Aus dem schmalen Kopfschild ragen zwei Paar nach hin­ten gerichtete Stacheln hervor. Hinter dem Kopf fol­gen 24 bis 26 Körpersegmente, die jeweils ein Paar zweiästige Gliedmaßen tragen, bestehend aus einem unteren Laufbein und einem oberen Zweig, der zarte Kiemen trägt. Das in zirka 515 Millionen Jahre alten Sedimenten entdeckte, marine Spinnentier Mollisonia symmetrica besaß ein strahlenförmiges, mit den fünf Beinpaaren verbundenes Nervensystem. Der Aufbau des Gehirns ähnelte dem rezenter Spinnentiere, die größtenteils auf dem Festland leben. Das für Spinnen typische Gehirn war spiegelbildlich zu dem von anderen Gliederfüßern angeordnet und hatte zangenähnliche Nervenfortsätze, die an die Kieferklauen lebender Spinnen erinnern. Daraus folgt vernünftigerweise laut Team, das die Details des Gehirns 2025 vorstellte, dass „diese einzigartigen Merkmale während der gesamten 500 Millionen Jahre dauernden Evolution der Spinnentiere erhalten geblieben sind“.
Dass heutige Tieranatomien bereits im Kambrium existierten, belegt auch das in der Wüste von Utha entdeckte, 500 Millionen Jahre alte Fossil Megachelicerax cousteaui. Auffallend ist das dreigliedrige Kieferklauenpaar mit zangenartigem Ende zum Fangen, Festhalten, Zerkleinern und Verschlingen der Beute am vorderen Kopf vor der Mundöffnung. Diese Cheliceren dienen den heutigen Vertretern der Tiergruppe unter anderem zum Greifen (Skorpione), Aussaugen (Milben) oder Injizieren von Gift (Spinnen). Anatomisch modern sind zudem die Verschmelzung von Kopf und ersten Segmenten sowie der segmentierte Hinterkörper.
Eine ökologische Bedeutung wie heutige Haie und Rochen hatte im untersten Kambrium vor 538 Millionen Jahren der bis zu 30 Zentimeter große Meereswurm Timorebestia koprii, der Gliederfüßer mit Chitin-Außenskelett verzehrte und dessen Gattungsname „furchteinflößende Bestie“ bedeutet. Vermutlich stand der räuberische Wurm mit Seiten- und Schwanzflossen, ausgeprägtem Kopf und Kiefer, zwei langen Greifstacheln und Bauch-Ganglion (Verdickung mit angehäuften Nervenzellen) weit oben in der Nahrungskette. Der in Röhren am Grund von Gewässern lebende unterkambrische Ringelwurm Dannychaeta tucolus hatte Merkmale, die bei der heutigen Familie der Megalonidae angetroffen werden. Dazu zählen das spatelförmige vordere Kopfende mit verlängerten Anhängen und der breite Vorder- und lange Hinterkörper mit zweigliedrigen Fortsätzen zur Fortbewegung. Wegen noch heute vorkommender Merkmale werden manche kambrischen Fossilien als „Kronentiere“ eingestuft.
Die Entstehung der bisher über 50 bekannten kambrischen Tierklassen mit häufig geografisch weiter Verbreitung kann mit einem hohen Kalzium- und Sauerstoffgehalt oder freien Lebensräumen nach einer Aussterbekrise nicht erklärt werden. Es sind Rahmenbedingungen bei der Bildung neuer Arten und Gattungen innerhalb höherer Taxa, aber keine genetische Erklärung für die Entstehung der anatomisch hoch unterschiedlich gestalteten Fauna. Durch Umweltveränderungen wie ein anderes Nahrungsangebot oder ein klimatischer Wechsel kann die Variantenbildung beim Artenwandel erklärt werden. Die Entstehung der Klassen wurde bisher noch nicht erklärt.
Die „Kambrische Explosion“ belegt das Sterben der eingebetteten Tiere und sagt nichts über ihre Entstehung aus. Wann, wo und wie die einzelnen Arten vor dem untersten fossilen Beleg entstanden sind, wo und wie lange sie nach dem obersten Fossilfund noch gelebt und welche fossil nicht überlieferten Arten zusätzlich existiert haben, ist ungewiss. Fossil wurden ältere Vertreter der kambrischen Lebensformen im Präkambrium bisher nur vereinzelt entdeckt. So wurden in 560 bis 550 Millionen Jahre alten Schichten in Südaustralien Abdrücke gefunden, die auf bis zu zirka drei Zentimeter große Fadenwürmer als Repräsentanten der Häutungstiere verweisen könnten.
Stephen Gould von der Harvard-Universität hielt im Sachbuch „Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History“ (1989) zur kambrischen Tierwelt fest: „Etliche Arten, denen man bislang nur einen flüchtigen Moment in der Zeit und einen winzigen Punkt im Raum zuerkannt hatte, besitzen jetzt eine große geografische Reichweite und sind von bemerkenswerter Beständigkeit.“ Für ihn war die Verschiedenartigkeit der Grundbaupläne im Kambrium größer als heute. Er gestand, das größte Rätsel der Fossilüberlieferung bestünde darin, dass „es nicht gelungen ist, in der Geschichte des Lebens einen eindeutigen Vektor des Fortschritts zu finden“. Wegen nur weniger Burgess-Fossilen mit Anzeichen von Verwesung folgerte er, dass ihre Erhaltung einem plötzlichen Tod mit „rascher Beerdigung“ zu verdanken sei.

Relikte einer fossil älteren Lebenswelt als die kambrische Fauna sind die nach einem Fundort in Australien benannten Ediacara-Fossilien. Lange wurde debattiert, welcher taxonomischen Großgruppe die global verbreiteten Fossilien zuzuordnen sind. Vorgeschlagen wurde die Einordnung als Flechten, Pilze, Rieseneinzeller, Zellkolonien, frühe Tierstämme oder eigene Taxa. Durch Nachweis von Cholesterin bei der Gattung Dickinsonia aus dem Weißen Meer wurden die bisher bekannten Fossilleichen 2018 als Vertreter einer Fauna eingestuft, was einige Fachpersonen der Paläobiologie noch offen ließen.

Die Gattung Dickinsonia ähnelt einer elliptischen Scheibe mit mehreren Segmenten entlang der Mittelachse. Pteridinium simplex erinnert an den Rumpf eines Bootes mit vertikal dem Kiel entlanglaufender Scheidewand. Charnia wardi gleicht einem langen Blatt mit starker Äderung. Luftmatratzenähnliche Arten hatten variabel mit Lamellen abgesteppte Körperhüllen. Wie Farnwedel aussehende Fossilien waren bis zu zwei Meter lang und hatten Stiele zur Verankerung auf dem Meeresgrund. An die Fortbewegungsweise von einzelligen Amöben könnte die von Yorgia waggoneri erinnern.
Eine ansatzweise vergleichbare explosionsartige Zunahme von Arten wie im Kambrium fand auch im Ediacarium statt. Dies belegen die Hunderten von 554 bis 539 Millionen Jahre alten Fossilien aus der Jiangchuan-Lagerstätte in der chinesischen Provinz Yunnan aus dem späten Ediacarium und Übergang zum Kambrium. Die fossilen Weichtiere sind in kohlenstoffhaltigen Schichten detailgenau überliefert. Zum Fossilfundus gehören außer den zuvor bekannten Arten hochgewachsene, zylindrische „Trompeten-Würmer“ mit scheibenförmiger Unterseite zum Verankern am Meeresboden, ein an ein Martini-Glas erinnerndes Fossil, ein wurstähnliches Tier mit Tentakeln an einem Körperende und am Meeresboden befestigtem Stiel sowie ein wie in Sciencefiction-Filmen aussehender Sandwurm. Andere Fossilien haben umstülpbare Mundregionen, eine dreiseitige Symmetrie oder gleichen lappigen Meerestangen. Bemerkenswerterweise repräsentieren einige Körper- und Spurenfossilien frühe Bilaterier und Deuterostomier.
Typische Räuber-Beute-Beziehungen gab es im Ediacarium vermutlich noch nicht, da Verletzungen fossil noch nicht entdeckt wurden. Deshalb wurde gelegentlich vom „goldenen Zeitalter mit dem friedlichen Garten von Ediacara“ gesprochen. Die Ernährung und die Fortpflanzung sind erst teilweise bekannt. Gattungen wie die den Weichtieren ähnelnde Kimberella und die an Röhrenwürmer erinnernde Calyptrina könnten vor etwa 558 Millionen Jahren Matten mit Algen und Bakterien am Meeresgrund abweidet und verdaut haben. Der Sterinstoffwechsel in ihrem Darm glich dem von heutigen wirbellosen Tieren. Quaestio simpsonorum mit Links-Rechts-Asymmetrie könnte sich vor 550 Millionen Jahren wie ein kleiner Staubsauger über den Meeresboden bewegt und Nährstoffe von Kleinstlebewesen bezogen haben.
Manche Arten erhielten eventuell Moleküle durch Osmose aus dem Wasser, andere lebten als Filtrierer. Farnähnliche standen möglicherweise als Kolonie über dünne Fäden miteinander in Kontakt. Mit Hilfe der Vernetzung könnten die Individuen Nährstoffe wie manche Pflanzen über Seitentriebe mit Ablegern ausgetauscht haben. Das aus teilweise meterlangen Fäden bestehende Geflecht könnte auch zur asexuellen Vermehrung gedient haben. Zudem könnte Fortpflanzung durch Knospung stattgefunden haben. Funisia mit dicht angeordneten Röhren und laichartigen Gebilden pflanzte sich möglicherweise sexuell und asexuell fort.
Die Vorfahren der bisher etwa in Australien, Namibia, Südafrika, Kanada, Russland und China entdeckten Ediacara-Lebenswelt werden noch gesucht. Sie taucht fossil abrupt auf und ist im Kambrium nicht mehr überliefert. Davor endete die globale Gletscherepoche. Vor 720 bis 635 Millionen Jahren glich nahezu die gesamte Erde mit zugefrorenen Meeren einem Schneeball oder einer Schneematschkugel. Eine weitere Eiszeit attackierte die Erdbewohner vor etwa 581 bis 580 Millionen Jahren. Wie unter dieser Rahmenbedingung die verschiedengestaltigen Gattungen und Familien entstehen konnten, bedarf noch einer überzeugenden Erklärung. Der Hinweis auf einen höheren Sauerstoffgehalt durch starke Algenvermehrung in Folge einer größeren Mineralstoffmenge nennt eine für Tiere günstige Rahmenbedingung, ist aber keine Erklärung mit Ursache-Wirkung-Beziehung. Und die Behauptung eines „entfesselnden Schubes durch ein global extremes Klima“ oder eines Anfangs durch „evolutionäre Kreativität“ übertüncht fehlendes genetisches Wissen oder vermenschlicht den angenommenen Prozess einer phylogenetischen Entwicklung. Künstlerische Rekonstruktionen von Fossilien des Ediacariums und Kambriums demonstrieren augenfällig den anatomischen Hiatus zwischen den beiden Lebenswelten.
Wiederholt zeigt sich bei den Fossilien in den Sedimenten der Ediacara-Epoche ein rascher Aufstieg und Niedergang von unterschiedlichen Gruppen. Zweimal war die Lebenswelt einer hohen Auslöschungsrate ausgesetzt, vor zirka 551 und vor 542 bis 539 Millionen Jahren. Gelegentlich wurde das doppelte Aussterben gegen Ende des Präkambriums sogar als das erste erdgeschichtliche Massenaussterben eingestuft. Demnach könnten sechs und nicht fünf fossil belegte Massenaussterben stattgefunden haben. Einige Fachpersonen sehen auch die Krise im Karbon am Ende des Serpukhoviums vor 325 Millionen Jahren angesichts der ökologischen Auswirkungen als ein Massenaussterben an, so dass sieben vorliegen könnten. Heute könnte ein weiteres Massenaussterben begonnen haben.

Das fossil abrupte Auftreten neuer Lebensformen zeigt sich auch im Ordovizium nach der Krise im ausgehenden Kambrium vor 485,4 Millionen Jahren und in späteren geologischen Epochen. Zwischen den kambrischen Fossilien und den bisher im Ordovizium ausgegrabenen wie dem maximal neun Meter langen Cameroceras mit Jet-Antrieb oder dem Rückenknochenfisch Astraspis bestehen anatomische Unterschiede, die mit dem bisherigen Wissen bei der Bildung neuer Arten nicht erklärt werden können. Die ordovizische Fauna bildete wie die kambrische hochkomplexe Ökosysteme. Manche Spezies bewohnten das offene Meer, andere den Meeresschlamm oder küstennahe Gewässer, wieder andere das Festland oder bauten mehrere Stockwerke in Riffen. Überall schwammen und krabbelten in den Meeren neue Lebensformen. Wie in den heutigen Ozeanen wies die Riffregion auch vor 460 Millionen Jahren eine zwei- bis dreimal so hohe Verschiedenartigkeit wie das übrige Meer auf.
Die Fossilüberlieferung der Gefäßsporenpflanzen (Bärlappgewächse und Farne einschließlich der Schachtelhalme) reicht bis ins obere Silur zurück, das nach dem ersten Massenaussterben vor etwa 444,3 Millionen Jahren beginnt. Ab dem fossilen Beginn zeigt sich eine Fülle unterschiedlicher Formen. Nach dem vor zirka 419,2 Millionen Jahren endenden Silur werden im Devon, das bis zum zweiten Massenaussterben vor etwa 358,9 Millionen dauert, die bisher ältesten Moosfossilien entdeckt. Die Flechten, eine morphologische und physiologische Symbiose aus Pilzen und Algen oder Cyanobakterien, waren bereits im unteren Devon weit verbreitet. Wie heutige Flechten verwandelte Spongiophyton vor über 410 Millionen Jahren Gestein in nährstoffreichen Boden für Gefäßpflanzen um. Die ersten Wälder tauchen im mittleren Devon auf. Dazu zählen der Wald im Südwesten Englands an der Küste von Somerset mit zwei bis vier Meter hohen, palmähnlichen Calamophyton-Bäumen, der Wald von Lindlar bei Köln mit Calamophyton- und 1,2 Meter hohen Weylandia-Gewächsen, die beide vor ungefähr 390 Millionen Jahren wuchsen, der bei Cairo im US-Bundesstaat New York entdeckte, etwa 385 Millionen Jahre alte Wald, die zehn Millionen Jahre jüngeren Bäume der Art Xinicaulis lignescens in China und der Gilboa-Wald in Nordamerika.
Calamophyton besaß innen hohle, dünne Stämme mit Ästen, die Hunderte zweigartige Strukturen bildeten. Von Xinicaulis lignescens ist die Holzbildung bis auf die zelluläre Ebene überliefert. Im bis zu zwölf Meter hohen Stamm befanden sich im äußeren Bereich zahlreiche Mini-Stämme, von denen jeder ein eigenes Xylem für die Wasserleitung und eigene Wachstumsringe besaß. Die Stämmchen bildeten ein Wasserleitungsnetz aus Hunderten miteinander verknüpften Xylem-Strängen. Im Unterschied zu heutigen Bäumen war der Stamm innen hohl wie der Eiffelturm. Hinsichtlich des vielfach verzweigten Xylem-Netzes und der statisch vorteilhaften Leichtbauweise ist Xinicaulis fortschrittlicher als jüngere Bäume einzustufen.
Nahe der chinesischen Stadt Xinhang wurde ein über 25 Hektar großer Wald mit bis zu 7,7 Meter hohen Bärlappgewächsen entdeckt, der vor 372 bis 359 Millionen Jahren in einer äquatornahen Küstenregion mit Überschwemmungen stand. An den kaum verzweigten Stämmen saßen längliche Blätter. Ein Netz von sich verzweigenden Wurzelträgern (Stigmarien) mit vielen kleinen Wurzeln, die abfallen konnten, verankerte die Bäume. Zur Fortpflanzung bildeten ältere Bäume im oberen Stamm Zapfen mit Mikro- und Megasporen. Die Baumdichte des durchschnittlich drei Meter hohen Waldes ähnelte heutigen Mangrovenwäldern. Die fossilen Vorfahren der Silur- und Devon-Pflanzen werden noch gesucht.
Ein evolutionsbiologischer Nachweisversuch einer phylogenetischen Entwicklung während der Geschichte der Lebewesen lautet: Wären Vertreter aller schätzungsweise 500 Millionen bis eine Milliarde bisherigen Arten fossil überliefert, könnte die phylogenetische Entwicklung über zahlreiche Übergangsformen belegt werden. Da aber nur ungefähr 350.000 +/- 150.000 fossile Arten erst bekannt sind, tauchen die unterschiedlichen Lebensformen in der Regel unvermittelt auf. Es überzeugt nicht, da die zu belegende phylogenetische Entwicklung vorausgesetzt und argumentativ nicht abgesichert wird.
Die Merkmale der fossilen Arten liegen beim erstmaligen Auftreten in fertiger Ausführung vor, was die folgende Zeichnung der kambrischen Fauna von John Sibbick demonstriert. Es würde vermutlich keine Fachperson der Zoologie die Tiere als primitiv oder mit noch in der Entwicklung befindlichen Merkmalen einstufen, wenn sie in den heutigen Meeren beheimatet wären.

Das Konzept einer phylogenetischen Entwicklung über zahlreiche Zwischenformen wird auf empirischer Betrachtungsebene dadurch ernsthaft in Frage gestellt, dass die anatomisch komplexen und physiologisch hoch leistungsfähigen Facetten- und Linsenaugen schon zu Beginn der fossilen Augenüberlieferung im Unterkambrium vorliegen. Vorstufen der zwei Augentypen wurden fossil noch nicht entdeckt.
Frappierend ähnlich mit den Facettenaugen rezenter Gliederfüßer sind die fossilen Sehorgane unterkambrischer Trilobiten. Holmia kjerulfi sah mit den dicht gepackten Einzelaugen die Umgebung so scharf wie heutige Bienen. Auch die Augenleistung von Schmidtiellus reetae ähnelte der von heutigen Insekten. Pigmente schirmten die etwa 100 aus einem zentralen Lichtleiterstäbchen und sieben peripheren Sinneszellen bestehenden Einzelaugen voneinander ab. Ein spezieller Bautyp kompensierte die fehlende Linse. Das zentrale Sehstäbchen wandelte die Lichtsignale in elektrische Impulse um, die vom Nervensystem verarbeitet wurden. Wie heutige Insekten sah der Trilobit die verschiedenen Helligkeitsverteilungen im Umfeld. Laut Untersuchungsteam zeigt das fossile Facettenauge „eine elegante physikalische Lösung, wie man ein Qualitätsbild moderner Art entwickeln kann“. An Insekten erinnert auch das auf der Stirnmitte zwischen den zwei Facettenaugen platzierte Medianauge, das vermutlich unter einer dünnen, lichtdurchlässigen Außenschicht lag.
Vergleichbares lieferte die Analyse des Facettenauges des ungeföhr 429 Millionen Jahre alten Trilobiten Aulacopleura koninckii aus dem Silur. Auch hier schirmten Pigmente die circa 200 Einzelaugen voneinander ab. Jedes hatte acht um das zentrale Lichtleiterstäbchen gruppierte Sinneszellen. Oberhalb der lang gestreckten Sehzelle befand sich der lichtbrechende Kristallkegel, darüber die hauptsächlich aus Kalzit bestehende Linse, die die Lichtstrahlen zum zentralen Lichtleiterstäbchen lenkte. Außen war eine lidartige Schicht zum Abschatten des einfallenden Lichts und Stabilisieren des Auges positioniert. Der Aufbau und die Funktionsweise des Facettenauges ähnelten dem von rezenten Bienen und tagaktiven Krebstieren, so dass die Autoren von „einer modernen Art des Komplexauges“ sprachen. Der Trilobitensammler und -experte Richard Fortey vom Natural History Museum in London bemerkte in Anbetracht der Komplexität fossiler Trilobiten im Sachbuch „Trilobiten! Fossilien erzählen die Geschichte der Erde“ (2002): „Die Vorstellung, dass es in der Geschichte des Lebens einen Fortschritt geben müsse, ist intellektueller Schwachsinn.“
Der fossile Nachweis hochauflösender Facettenaugen ab dem unteren Kambrium mit der gleichen Funktionsweise wie bei heutigen Gliederfüßern entspricht nicht der evolutionsbiologischen Erwartung. Ein anatomisch und physiologisch komplexer Augentyp tritt zu Beginn der fossilen Überlieferung voll funktionsfähig auf und sein Grundaufbau wird bis heute angetroffen. Damit sieht eine Stubenfliege mit ihren Tausenden Einzelaugen 200 Bilder pro Sekunde, während der Mensch nur 16 bis 18 Einzelbilder im gleichen Zeitraum wahrnimmt.
Zu den fossil ältesten Tieren mit Linsenaugen zählen die kieferlosen Fische Myllokunmingia fengjiaoa und Haikouichthys ercaicunensis aus 530 Millionen Jahre alten unterkambrischen Schichten. Bei der detaillierten Untersuchung von zehn 518 Millionen Jahre alten Fischen aus der Gruppe der Myllokunmingiden in der südchinesischen Chengjiang-Lagerstätte wurden bei jedem Fisch vier Augen entdeckt: ein Paar seitliche Linsenaugen und ein Paar in der Mitte des Kopfes mit melaninhaltigen Melanosomen, die mit denen im Pigmentepithel der Netzhaut der seitlichen Augen übereinstimmten. Außerdem hat das Augenpaar in der Kopfmitte zwei ovale Strukturen, die als lichtempfindliche und wahrscheinlich bildgebende Linsen angesehen wurden. Den Forschenden zufolge könnten die zwei kopfmittigen Augen die Überlebenschance der Fische erhöht haben, da Bedrohungen von oben durch die vielen kambrischen Raubtiere früher erkannt wurden und einem Angriff besser ausgewichen werden konnte.
Bei den kambrischen Fischen tauchen die Linsenaugen voll funktionsfähig auf. Auf eine kontinuierliche Entstehung hindeutende Vorstufen wurden fossil noch nicht entdeckt. Heute finden Linsenaugen sich bei der Würfelqualle Tripedalia cystophora, der Großen Pilgermuschel, den Tintenfischen, manchen Schnecken und Ringelwürmern, den Wirbeltieren und dem Menschen.
Bei der zu den Kammmuscheln zählenden Großen Pilgermuschel befinden sich bis zu 200 ein Millimeter große Linsenaugen am Mantelrand. Jedes besteht aus einer Hornhaut, einer doppelschichtigen Netzhaut und einem dahinter positionierten Reflektorspiegel. Die vordere Schicht der Netzhaut dient primär der Wahrnehmung von Objekten unterhalb, die hintere dem Erfassen des Umfeldes oberhalb der Muschel. Der Reflektorspiegel besteht aus bis zu 30 übereinander liegenden Schichten aus flächig angeordneten, quadratischen Guaninkristallen. Ihre Kantenlänge beträgt etwa 1,23 μm und ihre Dicke durchschnittlich 74 nm. Der Hohlspiegel reflektiert Grün- und Blaulichtanteile auf die Brennpunkte der Netzhautschichten. Wie der Linsenaugetyp entstanden ist, gehört ebenfalls noch zu den Rätseln der Evolutionsbiologie.
Beim Linsenauge der Säugetiere wird das auf die vordere Netzhaut gelangende Licht von röhrenartigen Zellfortsätzen spezieller Glia-Zellen bis zu 99 Prozent zu den Lichtsinneszellen der hinteren Netzhaut geleitet. Die lang gestreckten, parallel zum Lichteinfall verlaufenden Zellfortsätze werden auf dem Weg zu den Stäbchen und Zapfen kontinuierlich enger. Fast jedes Lichtteilchen wird aufgefangen und ohne nennenswerte Abschwächung und Streuung zu den Lichtsinneszellen geleitet. In der Regel wird jede für das farbliche und scharfe Sehen bei Tag zuständige Zapfenzelle von einem Zellfortsatz mit Photonen versorgt. Bei Dunkelheit leitet ein Zellfortsatz die Lichtteilchen zu etwa zehn Stäbchenzellen.
Wie der zelluläre Photonentransport durch die Netzhaut entstanden ist und während der Ontogenese durch vielfach vernetzte Interaktionen zu Stande kommt, bedarf noch einer Erklärung. Bevor Sehen mit hoher Abbildungsschärfe möglich ist, läuft während der Embryonal- und Fetalentwicklung auf genetischer, epigenetischer, molekularer, zellulärer, histologischer und organischer Ebene eine komplizierte Kaskade von Prozessen ab. Die Wahrnehmung überlebensrelevanter Umweltreize mittels Linsenauge setzt voraus, dass alle Schritte reibungslos ablaufen und die Komponenten an der benötigten Stelle platziert sind. Wie auf den späteren Aufbau und das zukünftige Funktionieren nicht ausgerichtete Mutationen dies zu Stande bringen könnten, hat noch niemand mit genetischen und epigenetischen Argumenten erklärt.

Eine immense Artenfülle findet sich im Erdaltertum bei den Armfüßern, Haarsternen und Seelilien. Die fünf heutigen Klassen der Stachelhäuter (Seeigel, Seesterne, Schlangensterne, Seelilien und Seewalzen) haben eine fünfstrahlige Symmetrie. Die mindestens 20 fossilen Klassen besaßen außerdem eine bilateralsymmetrische oder dreistrahlige Anatomie. Ein Erzeugnis präkambrischer Cyanobakterien sind die bis zu zehn Meter hohen Stromatolithen. Die Hinterlassenschaften aus fein geschichteten, kalkhaltigen Sedimentmatten ähneln unter anderem Kuppeln, Rippeln auf Sandböden, verzweigten Säulen, Blätterteigprodukten und Eierschachteln und sind weitaus vielgestaltiger als die heute vereinzelt in Meeresarmen und Seen vorkommenden Stromatolithen.
Der Ringelwurm Dannychaeta tucolus aus der unterkambrischen Canglangpu-Formation besaß Merkmale wie ein spatelförmiges vorderes Kopfende mit verlängerten Anhängen, einen breiten Vorderkörper und einen langen Hinterkörper mit zweigliedrigen Fortsätzen zur Fortbewegung, die bei der heutigen Familie der Megalonidae gefunden werden. Ein molekularer Vergleich von fast 48.000 Aminosäurepositionen in 231 Proteinen von 34 Gruppen von Ringelwürmern führte zu einer hypothetischen Ausgangsform mit mehreren Sinnesorganen und spezifischen Kopfanhängen. Den rezenten Ringelwürmern fehlen solche Kopfanhänge
Glasschwämme sind tierische Meeresbewohner mit diversen Formen, die Kelchen, Trichtern, Blumen oder Rüschen ähneln. Vor 155 Millionen Jahren bildeten sie ein 7.000 Kilometer langes Riff, das heute vom US-Bundesstaat Tennessee über Spanien und Polen bis zum Kaukasus reichen würde. Relikte in Europa sind weiße Kalkfelsen in der Fränkischen und Schwäbischen Alb und Felsen beim Rheinfall von Schaffhausen. Auch fossile Bakterienverbände bauten größere Riffe als die heutigen Bakterien.
Auffallend bei der bisher ältesten Höllenameise Vulcanidris cratensis und zugleich frühesten eindeutigen Ameise ist der stark spezialisierte Fressapparat. Bei der 113 Millionen Jahre alten Ameisenart aus der Crato-Konservat-Lagerstätte im Nordosten Brasiliens bestand er aus parallel zum Kopf nach vorne verlaufenden Mundwerkzeugen und einem Gesichtsvorsprung vor den Augen. Die Ausstattung mit sichelförmigen, nach oben gerichteten Kiefern zum Fangen, Umklammern oder Aufspießen der Beute legt ein einzigartiges Jagdverhalten der knapp drei Millimeter großen Ameise nahe. „Die komplizierte Morphologie deutet darauf hin, dass selbst diese frühesten Ameisen bereits ausgeklügelte räuberische Strategien entwickelt hatten, die sich deutlich von denen ihrer modernen Gegenstücke unterscheiden“, stellte der Erstautor der 2025 veröffentlichten Studie fest. Er fügte hinzu: „Der Fund einer solchen anatomisch spezialisierten Ameise aus der Zeit vor 113 Millionen Jahren stellt unsere Annahmen darüber in Frage, wie schnell diese Insekten komplexe Anpassungen entwickelt haben.“
Parasitoide Insekten bedienen sich anderer Lebewesen bei der Entwicklung des Nachwuchses. Die Weibchen der vor 99 Millionen Jahren im Norden Myanmars beheimateten und zur Überfamilie der Goldwespenartigen zählenden ArtSirenobethylus charybdis verfügten an der Spitze des Hinterleibs über einen aus drei Klappen bestehenden Greifapparat, mit dem sie die Opfer wie kleine Fliegen, springende Insekten und Zikaden fixierten. Die haarähnlichen Borsten der unteren Klappe registrierten vermutlich Bewegungen, was an die Fangblätter der fleischfressenden Venusfliegenfalle erinnert. War ein Tier gefangen, wurde es vorübergehend bewegungsunfähig für die Injektion der Eier. Die sich entwickelnden Wespenlarven ernährten sich von der Beute und ließen sie vermutlich vorläufig weiter leben. Der Mechanismus zum Fangen hochmobiler Insekten liegt bei Sirenobethylus funktionsfähig vor. Vorläufer des Greifapparates sind fossil noch unbekannt. Das Team bemerkte in der Studie von 2025 nach Untersuchung von 16 weiblichen Exemplaren in Bernstein der Region Kachin, dass die Fossilien darauf hindeuten, dass die Goldwespenartigen in der mittleren Kreidezeit ein breiteres Spektrum an Parasitoid-Strategien aufwiesen als heute.
Bei den gefiederten Fossilien des Erdmittelalters werden mehr Federtypen als bei den rezenten Vögeln gefunden. Dazu zählen basal drahtartige Federn mit fädiger Spitze, abgerundete asymmetrische Federn mit schmaler Basis, in Körpernähe bandartige Konturfedern, Federn mit mehreren von der kurzen Achse beidseitig abgehenden Ästen und haarförmige Fadenfedern mit Rezeptoren an der Basis zum Registrieren der Konturfeder-Stellung. Weibliche Gnitzen sind kleine stechende Mücken, die fortpflanzungsbereite Männchen mit Hilfe von Sexualstoffen in Zerstäubern am Hinterleib anlocken. Eine 54 Millionen Jahre alte Gnitze in indischem Bernstein hat an den Vorderflügeln blasenförmige Täschchen mit randständigen Härchen zum Zerstäuben der dortigen Pheromone beim Fliegen. Den zirka 4.000 rezenten Gnitzenarten fehlt ein derartiger Mechanismus zum Anlocken weit entfernter Fortpflanzungspartner.

3. Die Bildung neuer Arten ist durch Fossilfunde und heutige Beobachtungen belegt und wird durch wissenschaftliche Konzepte weitgehend verstanden. Lebewesen verändern sich in Anpassung an neue Situationen durch genetische und epigenetische Prozesse. Die DNA ist ein hoch dynamisches System mit auf sie einwirkenden mobilen Elementen. Beim Artenwandel werden Gene unter anderem aktiviert, abgeschaltet, verdoppelt oder vervielfältig, eliminiert oder an anderer Genomstelle eingefügt. Gene werden auch zwischen verschiedenen Arten wie Plasmide bei Bakterien ausgetauscht. Es entstehen adaptive Varianten innerhalb der zugehörigen Lebensform.
Ab dem Kambrium ist die Bildung neuer Arten bei den ausgestorbenen Trilobiten belegt. Sie hatten ein hohes Variationsvermögen, so dass sie sich schnell an verschiedene Lebensräume anpassen konnten. Bei der Süßwasserschnecke Viviparus brevis ist die Veränderung von Merkmalen bei mehreren Generationen fossil überliefert. Manche der über zehn Arten der Gattung Viviparus entstanden in den letzten zwei Millionen Jahren.
Dass ein seit vermutlich sechs Millionen Jahre bestehendes Gleichgewicht von Farbvarianten in kurzer Zeit beim Artenwandel verloren gehen kann, belegen Beobachtungen der mediterranen Mauereidechsen. Da die zuerst in der Gegend von Rom aufgetretenen Männchen mit einer weißen Kehlfarbe und einem grün-schwarzen Körpermuster größer und aggressiver als ihre männlichen Konkurrenten sind, werden derzeit die Männchen mit gelben und orangenen Kehlfarben zunehmend verdrängt. In weiten Teilen Italiens und nördlich im Alpenraum werden mittlerweile immer mehr Männchen mit weißer Kehlfarbe angetroffen. Durch die neue Farbvariante ist ein über Millionen Jahre stabiles Drei-Farben-Gleichgewicht einer Spezies am Verschwinden und die ausgleichende Selektion geht verloren. Die für die anderen Farbvarianten kodierenden Allele werden selektiv eliminiert.
Genetischen Untersuchungen und anatomischen Befunden des Schädels zufolge begann vor etwa 370.000 bis 230.000 Jahren die Bildung der vier heutigen Giraffenarten Nord-Giraffe, Süd-Giraffe, Netz-Giraffe und Massai-Giraffe. Vor ungefähr 35.000 Jahren spaltete sich der skandinavische Berglemming von der westlichen Population des Sibirischen Lemmings ab. Im Victoria-See entstanden innerhalb von 14.000 Jahren über 500 Buntbarscharten aus zwei Ausgangslinien und im Malawi-See innerhalb von weniger als fünf Millionen Jahren über 800 Buntbarscharten aus einem gemeinsamen Vorfahren. Sie unterscheiden sich in der Größe, Farbe, Körperzeichnung, Kopf-, Rumpf- und Flossenform, Ernährungs- und Verhaltensweise. Neugierige Individuen erkunden mehr noch unbekannte Lebensräume und bilden mehr neue Arten als vorsichtige Artgenossen. Die Dingos sind die Nachfahren von südostasiatischen Haushunden, die vor zirka 5.000 Jahren nach Australien gebracht wurden. Auf Porto Santo im 15. Jahrhundert ausgesetzte Hauskaninchen verwilderten und paaren sich heute mit Hauskaninchen kaum noch. Aus den Hausmäusen ging innerhalb von 300 Jahren eine neue Spezies auf den Faröer-Inseln hervor.
Damit bei der Bildung der Artenvielfalt im Malawi-See die selektiv sich bewährten Merkmale beim Artenwandel erhalten bleiben, besitzen manche Chromosomen gekoppelte Gene, die bisweilen als „Supergene“ bezeichnet werden. Bei den Genkombinationen wird die sie zerstörende Rekombination verhindert, weil die längeren Allelsequenzen in umgekehrter Richtung verlaufen. Die Gene innerhalb der chromosomalen Inversion werden als zusammengehörende Gruppe mit unterdrückter Vermischung der Erbinformation beider Elternteile an die nächste Generation weitergereicht. Dadurch können die Buntbarsche sich rasch an andere Nischen anpassen und neue Arten bilden. Es entstanden Räuber und Algenfresser, manche ernähren sich von Algen, andere suchen im Sand nach Nahrung. Oft steuern die Gene innerhalb der umgedrehten DNA-Abschnitte überlebensrelevante Merkmale wie Geschlecht, Sehvermögen, Gehör und Verhaltensweisen. In der Tiefe des Sees lebende Buntbarsche etwa sind auf eine andere Sehfähigkeit und Drucktoleranz angewiesen als Fische im oberen Bereich des Sees.
Eine bekannte Artbildung sind die Darwinfinken in Anpassung an äußere Bedingungen wie Nahrungsangebot, Nässe und Dürre. Dabei sind umkehrbare epigenetische Abläufe wie bei den diversen Farbvarianten des Birkenspanners beteiligt, bei deren Bildung ein springendes Gen und nichtkodierende RNAs agieren. Ein Transposon für die dunkle Färbung etwa schaltet die gewöhnliche gefleckte Pigmentierung aus, so dass die dunkle Variante zu Stande kommt. Wird eine im Wasser lebende Spitze Blasenschnecke von einem Fressfeind attackiert, gibt sie Kairomone als chemische Signale ab. Ihre Artgenossen verlassen sodann das Wasser und verdicken die Schale. Die vom Fressfeind ausgelöste Veränderung des Phänotyps und Verhaltens durch eine andere Genregulierung wird auf die Nachkommen weitergereicht.
Bei der Züchtung von Kohlkultursorten wie Kohlrabi, Brokkoli, Blumen-, Rosen-, Grün-, Weiß- und Rotkohl aus dem äußerlich rapsähnlichen Wildkohl trugen ebenfalls mobile genetische Elemente zum Erfolg bei. Dabei wurden die Pflanzen über viele Generationen miteinander gekreuzt. Durch Auswahl der Pflanzen mit den dicksten Seitentrieben entstand der Rosenkohl. Die Pflanzen mit der dicksten und kürzesten Sprossachse führten zu Kohlrabi. Durch Konzentration auf die Blütentraube ergab sich Blumenkohl. Ihr ähnlicher Duft signalisiert, dass sie die gleiche Ausgangsart haben. Die gezüchteten Sorten sind genetisch ärmer als der Wildkohl. Aus ihm könnten theoretisch wieder die Kultursorten gezüchtet werden. Aus ihnen lässt sich der Wildkohl aber nicht mehr züchten.
Bei Langzeitexperimenten zur künstlichen Erzeugung neuer Varianten für den Verkauf ergab sich bei Pflanzen ein Verhältnis von 1:10.000 bis 1:25.000 von kommerziell brauchbar und unbrauchbar. Brauchbar waren etwa Kulturbaumwolle, kultivierter Saatweizen, Kulturtabak und ein Rettich-Kohl-Hybrid. Es entstand aber noch nie eine neue Pflanzenfamilie. Da Tiere genetisch „schärfer ausbalanciert“ sind, wirken genetische Veränderungen bei ihnen sich noch stärker vitalitäts- und fertilitätsmindernd oder letal aus. Wurden Hühnereier und Forellensperma über viele Generationen mutagenen Strahlen oder Chemikalien ausgesetzt, lagen ungefähr 100.000 bis 400.000 unbrauchbare Resultate pro erhofftem Phänotyp vor. Beim Versuch, den ausgestorbenen Auerochsen mit knapp zwei Meter Schulterhöhe erneut zu züchten, entstanden ihm phänotypisch ähnelnde Rassen, deren Genom jedoch von ihm abwich. Im Laufe der Zeit näherten die Imitate sich zunehmend dem Phänotyp von Hausrindern. Die Körpergröße, das Gehirnvolumen und die tarnende Fellfärbung bildeten sich zurück.
Veränderungen in Gestalt, Fellfarbe, Physiologie und Verhalten gegenüber der Stammform Wolf zeigen die 350 bis 400 Haushunderassen. In engen Räumen reagieren sie weniger mit Stress. Sie übernehmen sogar den Kurz- und Langzeit-Stresspegel ihrer Besitzerinnen und Besitzer. Manche Rassen schützen Herden von Nutztieren wie Schafen, was bei Wölfen noch nicht beobachtet wurde. Da die Hunderassen überwiegend vor nicht allzu langer Zeit gezüchtet wurden, haben epigenetische Prozesse eine ausschlaggebende Rolle gespielt. Neue Varianten können dadurch bei starkem Selektionsdruck relativ rasch auftreten.
Moderne Qualzüchtungen sind Rassen mit Nacktheit, runden Köpfen, Kurznasigkeit, Stummelbeinen und papierdünnen Schädelknochen. Manche leiden wie Menschen unter der Glasknochenkrankheit. Tumorerkrankungen, Herzleiden, Diabetes, Epilepsie, Grauer Star und Taubheit kommen bei Haushunden häufiger als beim Wolf vor. Qualzüchtungen bei Katzen haben etwa große Kulleraugen, kleine Stupsnasen, nach vorne geknickte Ohren oder eine nackte Haut. Gesundheitliche Probleme sind die Folge, da unter anderem ein Hindernis beim Atmen vorliegen oder der künstliche Genotyp Erkrankungen bei einem anderen Merkmal auslösen kann.
Die den Nesteingang bewachenden Soldatinnen der Schildkrötenameisen können der Öffnung entsprechende quadratische, kuppel-, schalen- oder scheibenförmige Kopfformen haben. Ein Teil der Arten verschließt das Nest mit einer Soldatin mit deckelähnlichem Kopf oder mit nebeneinander positionierten Soldatinnen mit quadratischen Köpfen. Die andere Variante der Kopfform kann in wenigen Generationen auftreten, da ihrer Bildung ein epigenetisches Potenzial zu Grunde liegt. Auf stürmischen Inseln lebende Insekten und Vögel können die Flügel zurückbilden. Bodenbewohnende Tiere können die Augen verlieren. Flohkrebsarten in Höhlengewässern verzichten auf die Augen und Pigmente. Den Verlust des optischen Sinnes gleichen sie durch längere Tentakeln, mehr Tasthaare an den Gliedmaßen und eine exaktere Wahrnehmung chemischer Reize aus. In dunklen Höhlen lebende Fische wie der in Mexiko beheimatete Salmler kompensieren den Augenverlust durch eine Verstärkung des Geruchs-, Geschmacks- und Strömungssinnes, für den das Seitenlinienorgan zuständig ist. Die auf der Hawaii-Insel Kauaʻi ausgestorbene Ente Talpanas lippa („die fast blinde Maulwurfsente“) war flugunfähig, blind oder fast blind und suchte nachts wahrscheinlich im Wald mit ihrem hypersensiblen schnabeltierähnlichen Schnabel nach Nahrung. Wie der Maulwurf bediente sie sich des Riechens und Tastens. Ein auffallendes Merkmal des im Schlamm der Makauwahi-Höhle entdeckten Entenfossils ist die sehr große Öffnung für den die Informationen vom Schnabel und Gesicht zum Gehirn weiterleitenden Nerv.
Um das Risiko einer Infektion mit dem Ranavirus herabzustufen, entwickeln die Kaulquappen des Nordamerikanischen Waldfrosches sich schneller als ihre Artgenossen in Teichen ohne Virenbelastung. Die nach Australien zur Bekämpfung von Schädlingen gebrachten Aga-Kröten wurden innerhalb von 18 Generationen schneller, legten größere Distanzen zurück und ermüdeten langsamer als ihre Verwandten in Südamerika. Auf Puerto Rico wurden innerhalb kurzer Zeit die Vorderbeine der Anolis-Eidechsen kräftiger und die Krallen länger, um beim Klettern auf glatten Oberflächen mehr Halt zu haben. Bei den auf verschiedenen Inseln beheimateten Anolis-Eidechsen finden sich zum Teil Varianten mit dem gleichen Phänotyp, obwohl sie keinen Kontakt mit Artgenossen auf anderen Inseln hatten. Darwin bemerkte, dass manche Taubenrassen in verschiedenen Ländern die gleichen Federvarianten wie umgekehrte Kopffedern und Federn an den Füßen besitzen, die beim Vorfahren der Felsentaube nicht vorkommen und nannte das Phänomen analoge Variation. Beim Zustandekommen sind unter anderem Positionsänderungen von Nukleotid-Sequenzen beteiligt, wodurch Gene von bisher still vorliegenden (kryptischen) Merkmalen aktiviert werden.
Phänotypische Plastizität mit voraussagbarer Anpassung wurde bei der auf den Kosterinseln vor der schwedischen Westküste beheimateten Meeresschneckenart Littorina saxatilis festgestellt. Die Meeresschnecke kommt mit zwei Varianten vor, die sich in der Größe und Schale sowie im Verhalten unterscheiden. Nach der Ausrottung einer Population der kleineren Wellen-Variante durch giftige Algenblüte wurde die deutlich größere Krabben-Variante mit einer dickeren Schale angesiedelt. Sie veränderte sich so, dass der verschwundene Phänotyp nach drei Jahrzehnten wieder weitgehend vorlag. Bei dem Experiment konnten die zu erwartenden Anpassungen im Aussehen und die genetischen Veränderungen wie Bereiche mit umgedrehten Genomabschnitten (Inversionen) zuverlässig vorhergesagt werden.
Eine phänotypische Veränderung durch Inversion findet sich auch bei den Männchen des zu den Watvögeln zählenden Kampfläufers. Um sich unbemerkt fortpflanzen zu können, bilden sie den farbigen Halskragen zurück. Mit dem weiblichen Phänotyp werden sie in Kämpfe mit Rivalen nicht mehr eingebunden. Das andere Aussehen kommt durch die Inversion von mehr als vier Millionen Nukleotiden zu Stande. Der Wechsel kann rasch vollzogen werden, da die Option genetisch vorliegt. Explosionsartig veränderten manche Buntbarscharten im Malawi- und Viktoria-See in Anpassung an ökologische Bedingungen ihren Phänotyp durch chromosomale Inversion. Dabei lag nachher in einigen Fällen mehr als ein halbes Chromosom in umgekehrter Richtung vor. In den in Gegenrichtung verlaufenden DNA-Abschnitten blieben die kooperierenden Gene erhalten, da der wechselseitige Gen-Austausch zwischen den zwei verschiedenen Chromosomensätzen blockiert war. Phänotypische Veränderungen durch Neuausrichtung von Genomabschnitten finden sich auch bei Honigbienen, Zebrafischen und Singvögeln.
Bei fünf Vogelarten in einer australischen Tierklinik wurde beobachtet, dass von knapp 500 Individuen bis zu sechs Prozent phänotypisch das andere Geschlecht als das durch die Erbanlagen vorgegebene hatten. Größtenteils handelte es sich um genetisch weibliche Vögel mit männlichen Geschlechtsorganen. Ein genetisch männlicher Vogel könnte sogar ein Ei gelegt haben. Weibliche Kanarienvögel beginnen zu singen, wenn ihr Testosteron-Spiegel erhöht wird. Das Hormon moduliert die Gen-Netzwerke im zerebralen Gesangskontrollkern HVC, was zu einer Vervielfältigung der dendritischen Verzweigung führt und die Transkription des BDBF-Gens verstärkt. Durch ein abgewandeltes Gen-Expressionsmuster singen auch weibliche Kanarienvögel, was sie ansonsten nicht tun. Zudem können Dauer, Lautstärke und Qualität des Vogelgesangs durch die Konzentration des Hormons beeinflusst werden.
Auch der Mensch besitzt ein breites phänotypisches Variationsspektrum. Hochlandbewohner sind an dünne Atemluft, Eskimos an arktische Kälte und Beduinen an sengende Wüstenhitze angepasst. Beim Menschen finden Inversionen von Hunderttausenden Nukleotiden, bezogen auf ein Nukleotid, viermal häufiger als der Austausch einer Base (Punktmutation) statt. Fast die Hälfte des Genoms kann umgelagert werden. Das Erbgut wird erweitert, wenn eine mobile DNA-Sequenz über eine RNA kopiert und an anderer Stelle ins Genom integriert wird. Genetische Mechanismen wie der Verlust oder der Austausch eines Chromosomenstücks oder eine Mutation in einem Enhancer, Promotor oder anderen regulierenden Bereich können den Phänotyp sprunghaft verändern. Die Enhancer bestehen aus bis zu 1.500 Basenpaaren und können Tausende von Nukleotiden von dem Gen entfernt positioniert sein, dessen Ablesen sie initiieren.
Im früher als „Junk-DNA“ bzw. „Gen-Wüste“ angesehenen Bereich des Erbguts sind Abermillionen kurze DNA-Sequenzen lokalisiert, die Gene durch Methylierung, Hydroxymethylierung und Acetylierung unter Beteiligung von Proteinen und nichtkodierenden RNAs an- und abschalten. Laut den bis 2020 ermittelten Resultaten im Rahmen der Projekte „Encylopedia of DNA Elements“ mit 30 Forschergruppen und „Genotype-Tissue Expression“ ist das Genom des Menschen zu mindestens 80 Prozent funktional. Der keine Proteine kodierende Anteil ist für die Regulierung der Genaktivität zuständig, ohne die Nukleotid-Sequenz zu verändern. Er kann dazu beitragen, Mutationen gezielt an bestimmten Stellen im Genom auszulösen und so eine rasche Veränderung herbeizuführen, und steuert die Ausbildung der biologisch männlichen oder weiblichen Geschlechtsmerkmale.
Seit 2018 ist bekannt, dass der Verlust des aus nur 557 Basen bestehenden Enhancers 13 vom 565.000 Basenpaare entfernt liegenden Gen Sox9 bei männlichen XY-Mäusen zu weiblichen Geschlechtsorganen führt. Gewöhnlich löst der Enhancer in der nicht-kodierenden Region des X-Chromosoms die Bildung der Hoden aus. Seine Unterdrückung führt zur Eierstockentwicklung. Weitere Versuche mit Mäusen zeigten, dass beim Enhancer das Entfernen dreier Basenpaare oder das Hinzufügen eines Basenpaares genügen, um bei weiblichen XX-Embryos den umgekehrten Geschlechtswandel zu verursachen. Sie entwickelten männliche Genitalien und kleine Hoden mit Samenkanälchen, wenn der Enhancer auf den beiden X-Chromosomen verändert wurde. Es fehlten aber Spermien, da kein Y-Chromosom vorlag. Wurde die geringfügige Enhancer-Modifikation bei männlichen XY-Mäusen vorgenommen, führte sie ebenfalls zur biologischen Geschlechtsumkehr. Vermutlich kann der Enhancer 13 als Verstärker oder als Unterdrücker fungieren. Da er auch beim Menschen vorkommt, wird deutlich, dass Mutationen im nicht-kodierenden Teil der DNA die Entwicklung und Gesundheit des Menschen gravierend beeinflussen können: https://www.nature.com/articles/s41467-026-71328-9
Epigenetische Markierungen der DNA können durch intensiven Dauerstress und Umweltfaktoren wie Ernährung und Pestizideinsatz zu Stande kommen und an die Nachkommen weitergereicht werden. Dazu ein 2026 veröffentlichtes Tierexperiment mit für den Menschen potenziell alarmierenden Auswirkungen: Bis mindestens zur 20. Generation reichten dem Fungizid Vinclozolin ausgesetzte Ratten die Veränderungen der DNA durch chemische Marker an den Nachwuchs weiter. Zu den anhaltenden Folgen durch Anlagerung von Methylgruppen an die DNA zählten eine höhere Rate an Erkrankungen von Niere, Prostata, Hoden und Eierstock, ein größeres Spermiensterben, Fettleibigkeit sowie eine Zunahme an Komplikationen bei der Geburt, einschließlich des Sterbens von Muttertieren und Nachkommen. Bei den späteren Generationen waren 20 bis 70 Prozent der Geburten erfolglos. Mit einer solchen Anhäufung zukünftiger Pathologien durch epigenetische Marker hatten die Forschenden nicht gerechnet. Sie sahen darin eine Warnung, dass die Menschheit mit Chemikalien, deren Freisetzung in die Umwelt erlaubt ist, vorsichtiger umgehen sollte. In der EU ist der Einsatz von Vinclozolin verboten. Doch in der BR Deutschland waren 1982 zirka 1.330 Pestizid-Präparate mit 270 Wirkstoffen zugelassen. Die Akkumulation der Chemikalien in der Nahrungskette endete beim Menschen und hatte schwere Vergiftungen, Geschwulste und andere Erkrankungen zur Folge: https://www.nature.com/articles/d41586-026-00555-3
Dass übrigens auch heutige Pestizide das Darmmikrobiom schädigen und dadurch einen globalen Anstieg von Diabetes-Typ-2 auslösen könnten, deuten Beobachtungen bei auf dem Land lebenden Menschen in Südindien an. Demnach könnte das in der Landwirtschaft weit verbreitete Insektizid Chlorpyrifos die nützlichen Darmbakterien verringern und die Anzahl der potenziell schädlichen erhöhen, was bei Mäusen zu Diabetes führt. Es ist jedoch eine enorme Herausforderung, den Nachweis zu erbringen, dass das Insektizid den Diabetes-Anstieg bei Menschen ohne Risikofaktor wie Fettleibigkeit verursacht. Denn es liegt ein Netzwerk von Effekten vor, bei dem Störungen der Kommunikation zwischen Darm und Gehirn vermutet werden: https://link.springer.com/article/10.1007/s11356-025-36888-1
Die Weitergabe von durch Umweltbedingungen wie die Ernährungsweise zu Stande gekommenen Veränderungen von Merkmalen und Verhaltensweisen, die an mehrere Generationen weitergereicht werden, ist in der Lebenswelt weit verbreitet. Deutlich zeigt die transgenerationale epigenetische Vererbung von Ernährungseffekten sich beim Fadenwurm Pristionchus pacificus, der verschiedene Mundvarianten bis hin zur Raubtiermundform aufweist und eine Verhaltensweise annehmen kann, bei dem er sich von anderen Fadenwürmern ernährt. Um die räuberische Lebensform zu entwickeln und an weitere Generationen zu verabreichen, benötigt der Fadenwurm Vitamin B12 von Bakterien, die es beim Stoffwechsel bilden. Steht es ihm in verschiedenen Konzentrationen zur Verfügung, bleibt das bei ihm induzierte und an den Nachwuchs weitergereichte räuberische Verhalten bestehen, selbst wenn die Fadenwürmer wieder zur ursprünglichen Ernährungsweise zurückkehren. Der konzentrationsabhängigen Wirkung von Vitamin B12 liegt das Enzym Methionin-Synthase zu Grunde, bei dem B12 als essentieller Cofaktor fungiert. Zudem erhöht B12 die Synthese von Vitellogenin zur Steuerung der Physiologie und des Verhaltens über Generationen. Vitellogenin ist ein Protein, das von der Mutter als Nährstoff auf den Nachwuchs übertragen wird, was nahe legt, dass hier eine maternale transgenerationale epigenetische Vererbung vorliegt. Demnach kann die Ernährungsweise eine „Mitgift“ für die Nachkommen sein. Reaktionen auf manche Umweltreize werden in „vererbbare Informationen umgewandelt“, die spätere Generationen bis hin zur gesundheitlichen Konstitution beeinflussen: https://www.nature.com/articles/s41467-026-71494-w
Epidemiologische Studien beim Menschen belegen, dass pränatale und frühe postnatale Umweltfaktoren das Risiko erhöhen können, im Erwachsenenalter chronische Erkrankungen wie Adipositas, Diabetes, Herz-Kreislauf-Probleme, Krebsarten und Schizophrenie zu entwickeln. So passten sich Embryonen und Föten, die während des Hunger-Winters 1944/45 im Mutterleib heranwuchsen, an die Nahrungsknappheit epigenetisch durch einen veränderten Stoffwechsel an. Ihre Nachkommen hatten dadurch teilweise ein erhöhtes Risiko für Adipositas und Diabetes. Ob bei einem Verstorbenen zu Lebzeiten eine Abhängigkeit von Opioiden vorlag, die eine erhebliche gesundheitliche und sozioökonomische Belastung darstellt, lässt sich im Gehirn an Hand der DNA-Hydroxymethylierungen feststellen: https://www.nature.com/articles/s41398-025-03792-8
Die nichtkodierenden RNAs (ncRNAs), die nicht an Nukleotidsequenzen für die Proteinsynthese gebildet werden, erfüllen eine Vielfalt verschiedener Funktionen. Die meisten sind bei der Regulierung und Justierung der Genaktivität beteiligt. Manche schalten beim Entstehen von Erkrankungen mitwirkende Gene an und ab. Eine lange nichtkodierende RNA aus über 200 Nukleotiden (lncRNAs) inaktiviert etwa 1.000 Gene auf einem der zwei X-Chromosomen der Frau. Andere lncRNAs könnten im Zellkern die Bildung abgeschlossener Reaktionsräume unterstützen oder beim Anordnen der Proteine und DNA bei den Chromosomen helfen. In Gehirnzellen von Mäusen können sie die DNA und chromosomalen Proteine teilweise längerfristig in kompakte und inaktive Zustände versetzen und so die Genregulierung beeinflussen. Beim Menschen wurden bereits mehrere tausend lncRNAs entdeckt. Insgesamt könnten über eine halbe Millionen verschiedene lncRNAs vorkommen. Wie hoch der von ihnen eine spezifische Funktion erfüllende Anteil ist, wird noch diskutiert. Manche werden in Fragmente zerlegt, die in Abhängigkeit von der zellulären Situation miteinander kombiniert werden.
Überraschenderweise können auch sehr kurze, nichtkodierende RNAs (microRNAs) eine große Wirkung entfalten. Tausende microRNAs aus meist 22 Nukleotiden sind überwiegend bei der Regulierung von Genen beteiligt. Bei Fadenwürmern steuert die vom Gen lin-4 kodierte microRNA zelluläre Prozesse, die bereits verwirklichte ontogenetische Programme nochmals ablaufen lassen. Das Gen wirkt als übergeordneter Regulator. Andere microRNAs beeinflussen die Translation durch Bindung an komplementäre Sequenzen bei mRNAs. Diese gelangen oft nicht mehr zur Proteinsynthese in den Ribosomen und werden abgebaut. MicroRNAs beeinflussen, wo, wann und welche Gene bei der Embryonalentwicklung über Stoffwechselprozesse bis hin zu Reaktionen auf äußere Reize wie Stress bei zellulären Abläufen in Anspruch genommen werden. Männliche Mäuse, die regelmäßig in einem Laufrad trainieren, geben ihre Fitness über höhere Werte von 15 die Genregulierung modulierenden microRNAs in den Spermien an ihren männlichen Nachwuchs weiter. Hier beeinflussen die microRNAs den Stoffwechsel und die Muskelfunktion des Embryos.
Des Weiteren beteiligen microRNAs sich bei der Differenzierung von Zelltypen. Zudem können sie Krankheiten verursachen, verhindern, erträglicher gestalten oder beseitigen. Die microRNAs 15a und 16-1 unterdrücken vermutlich Tumore durch Beeinflussung der Aktivität mehrerer Gene. Eine regulierende microRNA auf dem X-Chromosom könnte das Immunsystem von Frauen stärken und das der Männer abschwächen. Bei der Melaninbildung fungieren sie bei Schalentieren, Fischen, Reptilien und Säugern als vorgelagerte Schalter. Es gibt microRNAs, die die Aktivität mehrerer Gene steuern, und Gene, deren Aktivität von mehreren microRNAs reguliert wird. Über die große Anzahl verschiedener Typen und deren Kombinationen beim Interagieren gewährleisten die microRNAs eine enorme Flexibilität beim Anpassen an veränderte Lebensbedingungen.
Die regulierende Enhancer-Region EC1.45 in Vorläuferzellen des Gesichts beteiligt sich bei der Bildung des Kiefers. Fehlende oder umgestellte Sequenzen innerhalb der 3.000 Basenpaare umfassenden Region können bei Kindern zu einem kleinen Unterkiefer und einer Gaumenspalte führen. Einzelnukleotidvarianten könnten subtile Veränderungen der Gesichtsform bewirken. Drei arttypische Nukleotide beim Neandertaler verstärkten vermutlich die Aktivität des Gens SOX9, das die Gesichtsbildung erheblich beeinflusst. Dadurch hatte er einen größeren und kräftigeren Kiefer als Homo sapiens. Bei ihm verleihen drei andere Basen innerhalb der EC1.45-Region einen kleineren und zarteren Kiefer.
Bei der Steuerung der Aktivität des Gens „yellow“, das bei der Taufliege für das bräunliche Pigment Melanin zuständig ist, sind mehrere Enhancer beteiligt, etwa einer für die Körperfarbe während der Metamorphose und ein anderer für die spätere Flügelmusterung. Teilweise gehören die regulierenden Genombereiche zu zwei Genschaltern. Die Vorstellung, dass jeder Enhancer einen eigenen DNA-Bereich in Anspruch nimmt, trifft generell nicht zu. Die regulierenden Nukleotidsequenzen haben eine komplizierte Verteilung im Genom.
In Geschlechtszellen kooperiert piRNA mit bestimmten Proteinen und verändert durch Abbau von mRNA die Transkription. Wird sie inaktiviert, kann wegen zusammengedrückter DNA Sterilität auftreten. Kleine kernständige RNA modifiziert andere RNAs im Zellplasma und in den Ribosomen. Zirkuläre RNA, die als Schlaufe den Zellkern verlässt, könnte teilweise regulierend in Nervenzellen wirken. Vault-RNA beteiligt sich beim intra- und interzellulären Molekültransport. Kleine Cajal-Körper-spezifische RNA beeinflusst ncRNA, die beim Verarbeiten von RNAs hilft. Insgesamt bilden die nichtkodierenden RNAs ein kompliziertes Funktionsspektrum, das erst ansatzweise verstanden wird. Nicht wenige Krankheiten basieren auf fehlerhafter Genregulierung. Bei verlorener Kontrolle über die Teilung und Vermehrung werden Zellen zu Krebszellen.
Bei der genetischen Untersuchung neuer phänotypischer Varianten hat sich immer deutlicher gezeigt, dass die Bedeutung der Mutation durch regulierende Elemente wie Promotoren und Enhancer relativiert wird. Durch eine andere Genregulierung können Lebewesen sich rasch anpassen, da die Proteine kodierenden Informationen vorliegen. Polarbären reagieren auf den Klimawandel, indem sie mit Temperaturschwankungen, Energiehaushalt und Alterungsprozessen in Verbindung stehende Gene durch eine Neuordnung der Regulierung anders nutzen. Besonders die Transposons, die sich innerhalb ihres Genoms herausschneiden und an anderen Stellen wieder einfügen, können das Anpassungsvermögen erhöhen und dabei etwa zu einer größeren Variation beitragen. Die benachbarten Bereiche der herausgeschnittenen DNA-Sequenz können beim Reis, Mais, Weizen und bei der Gerste mehr als zehnmal so viele Mutationen wie der durchschnittlich übrige Genombereich aufweisen, so dass das Variantenspektrum bei Isolation vergrößert werden kann. Transponierbare genetische Elemente können zum Genomaufbau und zur Alleldiversität beitragen und regulierende Netzwerke umgestalten. Auf diese Weise passen Lebewesen sich an innere und äußere Reize wie Stress oder Nahrungsmangel ohne Mutation an.
Das Bakterium Escherichia coli transponiert in hungernden Zellen mit einer höheren Rate, wenn das Substrat für kryptische (stille) Operons in der Umgebung vorhanden ist. Die Operons der Bakterien sind Einheiten aus Kontrollgenen für den Beginn der Transkription, Terminator für die Beendigung des Ablesens und den von ihnen gesteuerten Strukturgenen: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10952211/
Beim Menschen beeinflussen transponierbare Elemente Prozesse, die unter anderem bei der Embryonalentwicklung und Immunabwehr, bei Krebs und beim Altern eine wichtige Rolle spielen: https://www.nature.com/articles/s41577-025-01172-3
Das Genom kann durch transponierbare Elemente auch so modifiziert werden, dass im Laufe der Zeit schädliche Folgen auftreten.
Fanzor-Elemente (mit Transposons verbundene Enzyme, die DNA schneiden und mit Hilfe einer RNA zu einer bestimmten Genomstelle gelangen) und IS110-Transposons (sich aus der DNA herausschneidende und mittels des Enzyms Rekombinase an einer anderen nichtkodierenden Nukleotidsequenz sich einfügende DNA-Abschnitte) können durch andere Kombination genetischer Information die Vielfalt des phänotypischen Spektrums vergrößern. Hierbei bildet die Rekombinase aus dem IS110-Transposon ein ringförmiges DNA-Gebilde und integriert es mit Hilfe einer vom IS110-Transposon kodierten RNA mit Bildung einer Brücke in die Zielsequenz. Die Rekombinase kann des Weiteren bei der DNA-Reparatur beteiligt sein. Prozesse wie diese bewirken eine schnelle Anpassung an neue Situationen.
Der Brotweizen verfügt über einen Chromosomensatz aus drei Subgenomen mit etwa 16 Milliarden Basenpaaren und zirka 100.000 Genen. Durch Anpassung an die regionalen Lebensbedingungen treten Infektionen und Schäden durch Tierbefall seltener auf. Der dreifache Chromosomensatz hat ein größeres Veränderungspotenzial und bietet einen effizienteren Schutz vor Mutationen mit nachteiligen Folgen. Diese können von Allelen der anderen Chromosomen ausgeglichen werden. Eine Vervielfachung des Chromosomensatzes tritt vor allem bei in kälteren Regionen ansässigen Pflanzen auf. Bei pathogenen Hefepilzen und Krebszellen können überzählige Chromosomen die Wirkung von Medikamenten verhindern. Eine andere Chromosomenzahl ist für die Zelle meistens tödlich, wenn mehrere Chromosomen betroffen sind. Die Ontogenese kann gestört sein oder Krankheiten können entstehen.
Demnach können die Vertreter einer Lebensform sich innerhalb des vorgegebenen Potenzials an verschiedene Situationen durch Bildung neuer Varianten anpassen. Wechselseitige anatomische Anpassungen werden bei Räuber-Beute-Beziehungen gefunden. Schon vor 517 Millionen Jahren bildete das Beutetier Lapworthella fasciculata einen immer dickeren Panzer und der Fressfeind verstärkte kontinuierlich die den Panzer durchstechenden Attacken. Genetische Basis der phänotypischen Veränderungen sind unter anderem der Austausch von Genen zwischen zwei verschiedenen Genomen (Rekombination) und mobile genetische Elemente. Umgestellte Reihenfolgen von Genen spielen eine ausschlaggebende Rolle etwa bei der an die Tageslänge angepassten Blütenbildung der Sojabohne, bei den Farbvarianten der Körner von Maiskolben und bei der an die regionalen Bedingungen angepassten Wuchshöhe der Acker-Schmalwand-Pflanzen.
Acker-Schmalwand-Pflanzen haben Genomregionen für geringe und hohe Mutationsraten, so dass die seit der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts vorherrschende Lehrmeinung, Mutationen träten hinsichtlich ihrer Auswirkung zufällig auf, nicht zutrifft. Dies ergaben 1.700 Genomsequenzierungen von Acker-Schmalwand-Pflanzen, bei denen mehr als eine Million Mutationen entdeckt wurden. Die für Proteine kodierenden Gene hatten eine geringere Mutationsrate als die Nicht-Gen-Regionen des Genoms. In den Genen war die Mutationshäufigkeit um die Hälfte und in den essenziellen Genen für überlebensrelevante Proteine wie für das Zellwachstum um zwei Drittel geringer als in den Nicht-Gen-Bereichen. Nicht für Proteine kodierende Genomregionen sind deutlich veränderungsanfälliger. Hier liegt etwa ein höherer Cytosin-Anteil mit Methylgruppen vor. Auch Sequenzen mit strukturähnlichen Basen oder mit oft sich wiederholenden Cytosin-Guanin-Abfolgen weisen eine höhere Mutationsrate auf. Wahrscheinlich gilt dies auch für andere Lebensformen. Eventuell hat jede Art ein spezifisches auf das Genom verteiltes Mutationsmuster.
Die nicht übereinstimmenden Mutationsraten von insbesondere essentiellen Genen und Nicht-Gen-Regionen der DNA führen dazu, dass Nachkommen eine geringere Wahrscheinlichkeit haben, Mutationen mit schädlichen Folgen zu erben. Offenbar können Mechanismen die Weitergabe von potenziell gefährlichen Erbgutinformationen reduzieren. Essentielle Gene senden zum Selbstschutz vermutlich spezielle Signale über chemische Markierungen von Histonen zu den DNA-Reparaturproteinen, um sie vor Veränderung und Verlust zu schützen. Durch die chemischen Markierungen wird die arttypische Nukleotidsequenz in Genen unter Inanspruchnahme von Reparaturproteinen möglich beibehalten. Oft geschieht es als Reaktion auf Umweltreize. Epigenetische und physikalische Faktoren könnten sich über 90 Prozent auf die genomische Varianz der Mutationsverteilung auswirken. Die Zufälligkeit der Mutationen ist durch eine genomerhaltende Tendenz eingeschränkt.
Das Bakterium Pseudomonas fluorescens reagiert auf häufig sich verändernde Umweltbedingungen mit einer höheren Bildungsrate von adaptiven Varianten. Grundlage der beschleunigten Anpassung ist eine Genomstelle, die durch eine deutlich gesteigerte Mutationsrate zu raschen und umkehrbaren Resultaten führt. Die schnelle Zunahme phänotypischer Varianten könnte auch beim Wirtswechsel pathogener Bakterien und bei der bakteriellen Abwehr medikamentöser Therapien eine Rolle spielen. Eine weitere genetische Anpassung zum Überleben findet sich beim Bakterium Klebsiella pneumoniae. Wird sein Abwehrsystem von attackierenden Viren aktiviert, bildet es neue Gene mit Hilfe einer reversen Transkriptase. Sie fügt vorhandene DNA-Sequenzen zu Genen zusammen, die anschließend in RNA umgeschrieben und dann in Proteine übersetzt werden. Die zusätzlichen Proteine bewirken eine Einstellung der bakteriellen Zellteilung, so dass die infizierten Bakterien für die Synthese viraler Proteine nicht mehr zur Verfügung stehen. Nur bei einer Virusinfektion werden die neuen Gene für eine große Protein-Menge zur Beendigung der Zellteilung erzeugt.
Erschwerend bei der taxonomischen Zuordnung von Lebewesen können die Hybridbildungen sein. Bei den Orchideen sind bisher mindestens 800 und bei den Kakteen 120 Bastarde bekannt. Viele der mindestens 7.000 Ziersorten der Pfingstrosen sind Hybriden aus natürlichen und künstlichen Kreuzungen. Das Genom der Strauch-Pfingstrose und der Variante Sunny Girl enthält Gene von mindestens vier der insgesamt 34 Arten. Bei der hauptsächlich Pflanzensamen verzehrenden Iberischen Ernteameise (Messor ibericus) sind die Arbeiterinnen Hybriden zweier Arten, die sich vor über fünf Millionen Jahren getrennt haben. Um Arbeiterinnen zu erhalten, legt die Königin Eier mit der Zellkern-DNA der Art Messor structor. Sie klont sich artfremde Männchen, weil sie deren Spermien benötigt, um bei späteren Paarungen mit den Männchen Arbeiterinnen zu erzeugen, die sich um den Nahrungserwerb, die Brut und die Verteidigung der Kolonie kümmern. Messor ibericus bewohnt Regionen in Südeuropa und im Südwesten Deutschlands, in denen Messor structor nicht vorkommt. Wird ein geklontes Männchen mit der Zellkern-DNA von Messor structor und der mitochondrialen DNA von Messor ibericus künstlich in eine Kolonie von Messor structor gesetzt, dann wird der Klon mit fast dem gleichen Aussehen, aber mit einem anderen Duft als Feind angesehen und getötet.
Der Amazonas-Molly (Poecilia formosa), ein nach den wilden Kriegerinnen der griechischen Mythologie benannter Fisch, entstand vor mindestens 100.000 Jahren durch die Paarung eines weiblichen Atlantischen Mollys (Poecilia mexicana), der in mexikanischen Süßgewässern bei Tampico lebte, mit einem männlichen Segelflosser-Molly (Poecilia latipinna). Der Mischling der Paarung gebar zahlreiche Töchter, genetische Klone ihrer Mutter. Zum Vermeiden genetischer Nachteile durch die asexuelle Fortpflanzung werden Mutationen mit schädlichen Auswirkungen durch Genkonversion beseitigt. Bei diesem DNA-Reparaturprozess wird eine Version eines Gens in eine andere überschrieben. Zudem kommt die größere genetische Vielfalt dem Überleben bei lebenswidrigen Umständen zugutekommt.
Bemerkenswerterweise sind Bastardbildungen noch nach einigen oder mehreren zehn Millionen Jahren nach der Trennung vom gemeinsamen Vorfahren möglich.  Die Lanzettfischchen-Gattungen Asymmetron und Branchiostoma trennten sich laut molekularen Analysen vor 46 bzw. 120 bis 160 Millionen Jahren sowie die Familien Löffelstöre und Acipenseridae (Ordnung der Störe) vor 160 bis 180 Millionen Jahren und hybridisierten. Die Gattungen Blasen- und Eichenfarne haben eine Divergenz-Zeit von ungefähr 58 bzw. 77 Millionen Jahren sowie die Gattungen Schild- und Wurmfarne von schätzungsweise 65, 99 bzw. 106 Millionen Jahren und bildeten Mischlinge. Der in den Fachpublikationen angegebene Zeitraum seit der Trennung weicht teilweise stark voneinander ab. Das taxonomische Spektrum beim Divergieren erstreckt sich von der Gattung bis zur Ordnung bei Tieren. Bei Blütenpflanzen geht es bei Kreuzungen laut bisherigen Beobachtungen nicht über die Familie hinaus. Faktoren wie geografische Trennung, anderes Fortpflanzungsverhalten und verschiedene Blütezeiten von verwandten Gattungen oder Familien schränken die natürliche Hybridbildung ein. Durch künstliche Kreuzungen können weitere Bastarde zu Stande kommen.
Dass die Hybridisierung das Potenzial des Überlebens durch eine erhöhte Anpassungsfähigkeit steigern kann, belegen Beobachtungen bei verwandten Singvogelarten in der Schweiz. Bei den Steinschmätzern findet sich je nach Art weißes und schwarzes Gefieder an der Kehle und am Rücken. Für die melaninbasierte Gefiederfarbe ist ein einziges Gen zuständig, der regulierende Agouti-Signalprotein-Locus. Durch Transfer des die Genregulierung steuernden Elements bei zwischenartlichen Fortpflanzungen kann die bei einer Art vorherrschende Gefiederfarbe auf eine verwandte Art weitergereicht werden, etwa vom Balkansteinschmätzer auf den Maurensteinschmätzer. Durch Hybridisierungen werden die zwischen den Arten verschiedenen Schwarz-Weiß-Färbungen von Kehle und Rücken variiert.
Durch den Austausch von Erbinformation entstehen über die Artgrenze hinweg neue Kombinationen genetischer Module, was dazu beiträgt, dass Arten sich rasch an neue Umweltbedingungen anpassen können. So wurde ein Zusammenhang zwischen der Kehlfarbe und einer anderen Nahrungsnische festgestellt. Demnach ist die Umschichtung genomischer Variation durch zwischenartliche Kreuzungen ein wichtiger Faktor bei der Anpassung an neue Lebensbedingungen. Anstatt darauf zu warten, dass Mutationen die Fitness erhöhen, werden Gene und Genfragmente zwischen Arten ausgetauscht.
Die Übertragung von genetischer Information zwischen verschiedenen Spezies und anschließend deren dauerhafter Einbau in den Gen-Pool einer Population gelingen, wenn zwei Arten mit genetischer Kompatibilität ein geografisch überlappendes Verbreitungsgebiet haben, sich kreuzen, lebensfähige Hybriden bilden und diese sich über mehrere Generationen erfolgreich fortpflanzen. So übertragen Waldlaubsänger das bei der Verarbeitung von Carotinoiden beteiligte Gen BCO2, um mit Hilfe eines stärker schillernden Gefieders Fortpflanzungspartnerinnen in einem größeren Umfeld im Wald anzulocken. In der Pflanzenzüchtung werden Gene oder Gencluster für erwünschte Eigenschaften wie Ertragssteigerung, Krankheitsresistenz und Dürretoleranz von wilden Pflanzenarten auf kultivierte Pflanzensorten übertragen. Bei Bakterien ist der Genfluss über die oft schwierig festzulegende Artgrenze hinweg besonders ausgeprägt. Bei 50 untersuchten Stämmen betrug die Rate 2 bis 14 Prozent, wobei das Ausmaß bei den Arten einer Gattung verschieden war. Durch Übertragung von Erbmaterial kann die Artgrenze noch unschärfer werden.
Besonders beim Klimawandel sollte die genetische Vielfalt innerhalb und über die Grenze der Art hinweg erhalten werden. Nahverwandte Arten mit einer großen Bandbreite an Erbanlagen haben bessere Chancen, sich an eine rasch verändernde Umwelt anzupassen.
Darwin bemerkte bei der Zuordnung von Seepocken zu einer Art in einem Brief: „Diese verdammte Variation!“ Heute gibt es für die taxonomische Grundeinheit „Art“ über ein Dutzend Definitionen. Wird sie als Taxa der Lebewesen definiert, die in den wesentlichen Merkmalen übereinstimmen, stellt sich die Frage, welche Kriterien die „wesentlichen Merkmale“ zu erfüllen haben. Auch der Versuch, die „Art“ als die Gesamtheit der Individuen zu definieren, die miteinander fruchtbare Nachkommen zeugen können, überzeugt nicht. Denn Wölfe und Kojoten sind zwei verschiedene Arten, die fruchtbare Hybriden miteinander zeugen können. Der zirka eine Million Jahre alte Schädel Yunxian 2 wurde Homo erectus und Homo longi zugeordnet. Der Neandertaler wurde als Homo neanderthalensis und als Homo sapiens neanderthalensis bezeichnet. Seit langem wird debattiert, ob die mysteriösen Denisovaner eine Unterart des Homo sapiens oder eine eigene Spezies waren. Die Grenze zwischen den Arten ist in der Realität oft verwischt, umstritten und letztlich willkürlich.
Bei den Vertretern einer „Lebensform“ kann auf taxonomische Zuordnungen verzichtet werden. Sie besteht aus den heutigen und fossilen Varianten mit fließenden Übergängen. Die von Darwin festgestellte „verdammte Variation“ tritt nicht mehr auf.
Lebensformen sind beispielsweise die Schachtelhalme, Streifenfarne, Kakteen, Pfingstrosen, Stachelbeer-, Kernobst- und Steinobstgewächse, Seeohren, Lanzettfischchen, Bunt- und Sonnenbarsche, Knochenhechte, Stichlinge, Neunaugen, Forellen, Meeresschildkröten, Papageien- und Paradiesvögel, Kolibris, Falken, Eulen, Tauben, Kraniche, Prachtfinken, Meisen, Giraffen-, Kamel-, Hunde- und Katzenartigen, Großbären, Delfine, Furchen- und Schweinswale, Elefanten, Gibbons, Australopithecinen („Südaffen“) und Menschen, deren Fossilfundus eine Fülle von Paarungen zwischen verschiedenen Varianten zeigt, so dass die Verwandtschaftsbeziehungen der fossilen Menschen auf Grund des umfangreich übertragenen genetischen Materials ein verwirrendes, nebulöses Gestrüpp darstellen.

4. Beibehaltung des Grundaufbaus ab dem erstmaligen fossilen Auftreten bis zum Aussterben oder heute durchzieht ungeachtet der Bildung neuer Arten die Fossilüberlieferung. Die oft zu hörende Behauptung, es handle sich bei den Abermillionen von Jahren bestehenden Stabilitäten um wenige Ausnahmen, wird durch die Fülle der Aufbaustillstände widerlegt.
Der innere und äußere Aufbau der kugelförmigen Grünalgengattung Codium mit mehreren Zellkernen, dünnen Strängen und kuppelreicher Oberfläche ist fossil nahezu unverändert bei mindestens 541 Millionen Jahre alten Funden aus der chinesischen Dengying-Formation überliefert. Kiemenfüßer, Ruderfußkrebse und Cephalocaridae in 520 Millionen Jahre alten Schichten der chinesischen Provinz Yunnan sehen wie die heutigen aus. Die etwa 0,25 Millimeter großen Krebslarven von Wujicaris muelleri bewegten sich mit den Beinchen wie rezente bei der Nahrungssuche fort. Eine vor 520 Millionen Jahren in der Yulanshan-Formation fossil konservierte Gliederfüßer-Larve besaß die inneren Organe rezenter Gliederfüßer wie verschiedene Gehirnregionen, ein Nervensystem, Verdauungsdrüsen und ein effizientes Kreislaufsystem mit einer Körperflüssigkeit, die der Hämolymphe von heutigen Gliederfüßern mit offenem Blutkreislauf entsprach. Rippenquallen mit rezenter Anatomie wurden vor 518 Millionen Jahren mit Tentakeln in Qingjiang eingebettet. Frei schwimmende Quallen mit glockenförmigem, bis zu 20 Zentimeter hohem und zirka acht Zentimeter breitem Schirm zur Fortbewegung und mehr als 90 fingerartigen Tentakeln zum Fangen von größeren Beutetieren besiedelten die Meere vor 505 Millionen Jahren, worauf Fossilien im Burgess-Schiefer verweisen. In der Mitte unterhalb des Schirms befand sich wie bei rezenten Quallen der längliche Magenstiel mit der Mundöffnung am unteren Ende.
Perlboote der Gattung Nautilus haben seit mindestens 500 Millionen Jahren die Anatomie mit einem spiralförmigen Panzer als Schutz vor Beutegreifern und dem zerstörerischen Druck der Tiefsee weitgehend beibehalten. Das Gas in der hinteren Schale diente vermutlich wie heute als Auftrieb beim Manövrieren, was an U-Boote erinnert. Kaum verändert seit damals haben sich auch die zu den Wirbeltieren zählenden aalähnlichen Neunaugen mit knorpeligem Innenskelett, flossenartigem Saum am Rücken und Schwanz und Körperöffnungen auf jeder Seite für Nasenloch, Auge und sieben Kiemenlöcher. Die zwei Hirnareale ähneln hinsichtlich der Lage, des Aufbaus und der Verbindungen mit tieferen Hirnbereichen dem Gehirn von Säugetieren. Ein Areal erhält vom Thalamus die Informationen des Auges, das andere die des Kopfes und übrigen Körpers. Der fossil seit ungefähr 500 Millionen Jahren bekannte Große Linsenkrebs wurde 2021 lebend im Nationalpark Donau-Auen in Österreich entdeckt. Ein manchen heutigen Manteltieren zum Verwechseln ähnliches Exemplar befand sich in der 500 Millionen Jahre alten Marjum-Formation in Utha und erhielt wegen der großen paarigen Siphons und des sackartigen Körperbaus den Artnamen Megasiphon thylakos.
Die in ihrer Körperform deutlich unterscheidbaren Seelilien, Schlangenstern, Seewalzen und anderen Stachelhäuter besiedeln die Meere mit heutigem Aussehen seit über 480 Millionen Jahren. Vor mindestens 450 Millionen Jahren brütete der Muschelkrebs Luprisca incuba seine Eier aus und kümmerte sich wie heutige um die geschlüpften Jungtiere. Pfeilschwanzkrebse in 440 Millionen Jahre alten Silur-Schichten und im fränkischen Jura gleichen rezenten mit zweiteiligem Körper und Komplexaugen aus etwa tausend Einzelaugen. Ältere Fossilien der ab dem Silur eine Hochphase erlebenden Pfeilschwanzkrebse sind bereits aus dem Kambrium bekannt. Das blaue Blut der vier heutigen Arten wird wegen einer antibakteriellen Substanz kommerziell genutzt. Kaum verändert haben sich auch das Atmungs- und Kreislaufsystem des Skorpions Parioscorpio venator aus der 437 Millionen Jahre alten Waukesha-Lagerstätte in Wisconsin. Zwei Fossilexemplare haben ähnliche Vorderbeinklauen und die gleiche Giftblase im hinteren Körperteil wie rezente Skorpione zur Verteidigung und Beutejagd.
Männliche Muschelkrebse der Art Colymbosathon ecplecticos zeigen seit etwa 425 Millionen Jahren anatomischen Stillstand bis in die Weichteile. Die gleichaltrige Asselspinne Haliestes dasos ähnelte der rezenten Nymphon gracile. Vor 410 Millionen Jahren kleideten Spinnen ihre Höhle mit einer seidenen Falle wie heutige Gliederspinnen aus. 400 Millionen Jahre alte Weberknechtfossilien der schottischen Lagerstätte Rhynie Chert haben das Atmungssystem und die Geschlechtsorgane von heutigen. Die Art Eophalangium sheari wird in der Nähe bis heute angetroffen. Die fossil ältesten Quastenflosser aus dem Devon vor 400 Millionen Jahren ähneln den rezenten. Vor Costa Rica in 6.000 Meter Tiefe leben Urmützenschnecken seit über 380 Millionen Jahren. Die Garnele Aciculopoda mapesi aus 360 Millionen Jahre alten Schieferschichten Oklahomas gleicht heutigen bis in die Muskelstränge im Hinterleib.
Eine im Bundesstaat New York entdeckte Schweifspinne wickelte ihre Eier auch vor 350 Millionen Jahren mit Seidengeflechten ein. Gleichaltrige Moosfossilien lassen sich teilweise heutigen Arten zuordnen. Die Panzerplatten und Stacheln rezenter Käferschnecken finden sich bei 335 Millionen Jahre alten Fossilien aus Indiana. Weberknechte mit den heutigen Mundwerkzeugen, Krallen und Beinspitzen wurden vor 305 Millionen Jahren in einem französischen Steinkohlenwald eingebettet. Sie ähneln einerseits europäischen Vertretern mit rundem Körper und dünnen Langbeinen und andererseits stacheligen in Nordamerika.
Tropische Geißel- und Kapuzenspinnen mit dem Aussehen von rezenten wurden vor 300 Millionen Jahren fossilisiert. Gleichaltrige Eintags- und Florfliegen und andere Netzflügler sehen wie heutige aus. Die Leistung des Flugmechanismus von damaligen Libellen entsprach der von heutigen. Feenkrebse filterten Kleinplankton in Süßgewässern heraus. Ginkgobäume der rezenten Gattung Trichopitys sind in knapp 300 Millionen Jahre alten Schichten eingebettet. 170 und 56 Millionen Jahre alte Funde ähneln heutigen Arten wie Ginkgo yimaensis und Ginkgo adiantoides. Mimikry zum Täuschen von Fressfeinden findet sich vor 270 Millionen Jahren bei den Flügeln des Insekts Permotettigonia gallica. Wie rezente Laubheuschrecken ahmte es die Mittelader und die waagerechten Seitenadern von Blättern nach. In der heutigen Karibik schwamm damals der knochenhechtähnliche Manjuari. Dem Tag-Nacht-Rhythmus folgende Faltblätter besaß vor ungefähr 255 Millionen Jahren die Nacktsamige Blütenpflanzengattung Gigantonoclea.
Die in der Helsby-Sandstein-Formation im Südwesten Englands entdeckte Eidechsenart Agriodontosaurus helsbypetrae war vor etwa 242 Millionen Jahren auf die Insektenjagd spezialisiert. Beim Öffnen des harten Außenskeletts aus Chitin halfen ihr der Verbindungsknochen zwischen Kiefer und Wange, den auch die neuseeländischen Brückenechsen haben. Der Phänotyp eines fossilen Triops-Blattfußkrebses mit über 60 Beinpaaren im 220 Millionen Jahre alten fränkischen Keuper findet sich bis heute weitgehend unverändert. In einem gleichaltrigen Bernsteinarchiv aus der Region der Stadt Cortina d’Ampezzo in Italien sind Lebewesen eines küstennahen Koniferenwaldes mit den innerzellulären Strukturen eingeschlossen. Einige ähneln rezenten Gattungen. Sie gehörten zu einer Lebensgemeinschaft mit Bakterien und Grünalgen als Produzenten, Amöben und Wimperntierchen als Konsumenten und Pilzen als Destruenten. In 201 Millionen Jahre alten Schichten aus Schandelah in Niedersachsen finden sich Bruchstücke von Beinen, Körper- und Flügelschuppen von Schmetterlingen und Motten mit Saugrüssel und anderen Insekten. Teilweise ähneln sie heutigen Glossata. Von nacktsamigen Pflanzen erhielten sie Nektar.
Etwa 200 Millionen Jahre alte Schaben und ein gleichaltriges Fossil der neuseeländischen Langfühlerschrecke Riesenweta gleichen heutigen. Auch damals legten die Störe die Eier in oberen Flussregionen ab. Affenbäume wuchsen vor 190 Millionen Jahren im heutigen Patagonien, als die Anden noch nicht existierten. Belege sind fossile Zapfen mit Samen. Zu der Zeit existierte auch das Ontogenese-Muster des Unterkiefers und der Skelettanatomie der Brückenechse. Ein 180 Millionen Jahre altes Königsfarnfossil aus Schweden ähnelt rezenten bis in die Zellorganellen und Zellteilungsphasen. Eine 165 Millionen Jahre alte fossile Spinne aus der Inneren Mongolei stimmte mit der rezenten Gattung Plectreurys so stark überein, dass sie Eoplectreurys genannt wurde. In der Region flog damals die Florfliegenart Lichenipolystoechotes angustimaculatus. Ihr netzartiges Flügeladermuster ähnelte der dortigen Flechte Daohugouthallu, so dass Fressfeinde die auf der Flechte sitzende Fliege kaum wahrnahmen.
Kaum verändert seit diesem Zeitpunkt hat sich auch der Grundaufbau des heute in Höhenlagen im Himalaya ansässigen und vom Aussterben bedrohten Takakia-Mooses. Brutpflege findet sich vor 163 Millionen Jahren bei der fossilen Wasserwanze Karataviella popovi. Die Weibchen klebten dicht gepackte Eiergebilde an ihr linkes Bein. Mindestens 161 Millionen Jahre existiert die mit drastischen anatomischen und physiologischen Änderungen verbundene Metamorphose, deren Ursprung noch rätselhaft ist. Ein fossiler Beleg ist eine 16 Zentimeter lange Kaulquappe der Froschspezies Notobatrachus degiustoi mit dem gleichen Filtermechanismus bei der Aufnahme von Nahrungspartikeln wie bei den rezenten Fröschen. Heutige Knochenhechte ähneln Fossilfunden, die auf bis zu 157 Millionen Jahre im Jura datiert werden. Mitglieder der zwei rezenten Gattungen tauchen vor 105 Millionen Jahren in der Kreide im Fossilbericht auf.
Meerengel sind rochenähnliche Haie. Pseudorhina acanthoderma aus dem vor zirka 150 Millionen entstandenen Nusplinger Plattenkalk hat den abgeflachten Körperbau von heutigen. Rezente Käfer der Gattung Zetraphalerus und die Wollemi-Kiefer ähneln Fossilien in 150 Millionen Jahre alten Schichten. Mindestens 145 Millionen Jahre alte Vertreter der rezenten Brückenechse wurden in süddeutschen Oberjurasedimenten ausgegraben. Korallen mit der Formenvielfalt von heutigen lebten vor 140 Millionen Jahren in der Schwäbischen Alb. Gleichaltrige Spinnennetze mit runden Fäden zum Beutefang finden sich in Bernstein. Ein Spinnenfaden der 130 Millionen Jahre alten Lagerstätte bei Jezzine im Libanon stimmt im Durchmesser, in der Länge sowie Dichte und Verteilung der 38 Klebstofftröpfchen mit der Spinnenseide rezenter Webspinnen überein. Die Termitengattung Mastotermes war damals global verbreitet. In Bernstein aus dem Libanon sind ein Exemplar der rezenten Rüsselkäfergruppe Nemonychidae und frisch geschlüpfte Florfliegenlarven eingeschlossen. An manchen Eihüllen haften noch die Ei-Schlitzer zum leichteren Schlüpfen der Larven.
Etwa 130 Millionen Jahre alte Mammutbäume und 125 Millionen Jahre alte Koboldhaie sehen wie rezente aus. In zirka 115 Millionen Jahre altem Bernstein aus Alava in Spanien werden der heutigen Art Mesozygiella dunlopi ähnelnde Radnetzspinnen angetroffen. Die gleichaltrige, bis in einzelne Zellen erhaltene Lilienart Cratolirion bognerianum zeigt beim faserigen Wurzelsystem, den parallelnervig schmalen Blättern mit Blattscheide und der dreizähligen Blüte die Merkmale der heutigen Lilien. Zusätzlich hat die fossile Lilie eine Dolde als Blütenstand. Den Habitus einkeimblättriger Pflanzen gab es daher auch in der Kreide. Des Weiteren wurden im Nordosten Brasiliens gleichaltrige Relikte von Seerosen, Aronstäben und anderen zweikeimblättrigen Blütenpflanzen gefunden.
Hunderte Fragmente in Bohrkernen von 114 Millionen Jahre alten Nordatlantikschichten lassen sich heutigen Schlangensternen zuordnen. Der in indischen Gewässern beheimatete Gestreifte Buntbarsch existiert seit über 100 Millionen Jahren. Wasserläufer in 100 Millionen Jahre altem Bernstein aus Peñacerrada in Nordspanien glitten wie heutige über Gewässer. In gleichaltrigem Bernstein aus Myanmar sind Fruchtkörper der Schleimpilzgattung Stemonitis und eine parasitäre Fächerflüglerlarve mit heutigem Aussehen eingeschlossen. Ein Muschelkrebs erzeugte damals einen Knäuel von in Harz konservierten Riesenspermien, dessen heutige Weibchen die Spermien in einer Tasche tragen. Lamellenpilze wuchsen vor mindestens 99 Millionen Jahren auf Bäumen. Hütchen in burmesischem Bernstein ähneln denen der rezenten Art Palaeoagaracites antiquus. Damals gelangten in Myanmar eine Schildzecke, eine lebendgebärende Schnecke mit fünf Jungtieren nach der Geburt und zwei Tausendfüßer in das Harz von Bäumen. Die Tausendfüßer besitzen die typischen Merkmale wie den birnenförmigen Kopf und die siebengliedrigen Antennen von heutigen. Zur Fauna in Myanmar zählten auch ein Federleuchtkäfer und ein Glühwürmchen, dessen Leuchtorgan bei der Bauchspitze dem von rezenten, Licht erzeugenden Leuchtkäfern glich. Mit Hilfe des Leuchtens können die zwei Geschlechter zusammenfinden.
Die zu den Nacktsamern zählenden Palmfarne ließen sich in Australien vor zirka 99 Millionen Jahren von Käfern bestäuben. In Burma wurde ein zur Familie der Boganiidae gehörender Käfer der Art Cretoparacucujus cycadophilus mit Pollen von Palmfarnen in Bernstein konserviert. Offenbar lag die clevere Fortpflanzung der zweihäusigen Pflanze mit männlichen Blüten zum Anlocken gefräßiger Käfer und Pheromone aussendenden weiblichen Blüten in der Kreide vor. Die vier Millimeter große Stachelkäferart Angimordella burmitina könnte eine bedecktsamige Pflanze der Klasse Rosopsida mit hochentwickelten dreifurchigen Pollen bestäubt haben. Beinanhänge eines Käfers in Baumharz aus Myanmar belegen den Transport goldfarbener Pollen wie bei heutigen Bienen. Eine Arbeiterin der rezenten Ameisenart Sphecomyrma freyi befand sich in 92 Millionen Jahre altem Bernstein aus New Jersey. Die heutigen Knochenhechte haben fossile Vorfahren mit gleichem Aussehen ebenfalls in der oberen Kreide. Heuschrecken flogen vor 55 Millionen Jahren wie heute mit 7 kHz zirpend über Meere und Seen.
Die ältesten Fledermausfossilien mit dem typischen Echoortungsapparat heutiger sind in etwa 52 Millionen Jahre alten Sedimenten eingebettet. Mit Echoscans nahmen sie Abstand, Umriss, Größe und Beschaffenheit von fliegenden Insekten wahr. Laut Proteinvergleich heutiger Fledermausfamilien entstand die Echoortung mit Ultraschall zweimal unabhängig voneinander, was eine Erklärung vehement erschwert. Würde die in den 1960er Jahren in Wyoming entdeckte Art Icaronycteris index noch heute leben, wäre sie von rezenten Fledermäusen kaum zu unterscheiden. Die Schulterblätter, das Brustbein, der Brustkorb, die Hinterextremitäten und die Proportionen der Gliedmaßen ähneln den heutigen. Die für Insektenfresser typischen Zähne lagen ebenfalls vor.
Die gleichaltrige Onychonycteris finneyi hat Krallen an allen Fingern zum Klettern. Sie hing an Ästen mit dem Kopf nach unten wie heutige Fledermäuse, die eine Kralle am Daumen haben. Die Zähne der Krallenfledermaus passen zu einem Insektenjäger. Dabei setzte sie auch den Geruchsinn und die Augen ein. Die zur Echolokation benötigten Knochen lagen laut computertomografischer Untersuchung vor. Flügelskelett, Brustkorb und Schwanz legen einen Langstreckenflieger mit einer den Flug stabilisierenden Membran zwischen den Zehen nahe.
Die Fledermausfossilien aus Europa, Nordamerika, Nordafrika, Indien und Australien lassen sich größtenteils den zirka 20 heutigen Familien zuordnen. Ohne Vorläufer tauchen sie auf. Von auf vier Füßen laufenden Säugetieren lassen sie sich nicht ableiten. Bei heutigen Fledermäusen wird beim akrobatischen Flug die Erregung 1000 Mal schneller als beim Menschen weitergeleitet. Die Schärfe ihres Bildes entspricht dem von tagaktiven Tieren.
Nester mit Pilzen zur Nahrungsgewinnung verwendeten Termiten vor über 50 Millionen Jahren. Eine vor 50 Millionen Jahren im Eckfelder Maar eingebettete Honigbiene ähnelt heutigen samt den gesammelten Pollen. Viele in Bernstein eingeschlossene Bienen ähneln rezenten. Auch damalige Asseln, Blattläuse, Rindenwanzen und Käfer der Familie Cupedidae sehen wie heutige aus. Eine Riesenkrabbenspinne in 49 bis 44 Millionen Jahre altem Bernstein besitzt die Kieferklauen, Zähnchen, Gelenke, Augen und Beinhärchen der Art Euspanassus crassipes. Das 47 Millionen Jahre alte Wandelnde Blatt Eophyllium messelensis aus der Grube Messel gleicht heute in Südostasien vorkommenden Blattinsekten mit einer Mulde zum Einziehen des Kopfes, deren verbreiterter Hinterleib Blütenpflanzen ähnelt. Eine Fleischfressende Pflanze in Bernstein bei Kaliningrad gleicht der Gattung Roridila in Südafrika mit klebrigen Tentakeln zum Beutefang. Wanzen in der Taupflanze fraßen die Kerbtiere und versorgten die Wirtspflanze mit nährstoffreichem Kot.
Eine Fliege der rezenten Gattung Hirmoneura aus der Grube Messel suchte vor 47 Millionen Jahren unter anderem die Wasserweide und Jungfernrebe auf und verbreitete dabei den an den Härchen haftenden Pollen. Koboldmakis sind fossil seit mindestens 45 Millionen Jahren überliefert. Eine Raupe des Rindenspanners findet sich in einem 44 Millionen Jahre alten Bernstein aus dem Baltikum. Blüteneinschlüsse belegen die in Sümpfen und Mooren beheimatete Scheinkastanie und die in immergrünen Mischwäldern wachsende Sicheltanne vor 38 Millionen Jahren im Baltikum. Drei Feigenwespen bestäubten vor 34 Millionen Jahren bei der Eiablage Feigenbäume wie heutige auf der britischen Isle of Wight. Siebenschläfer verbrachten damals den Winter in Spanien, was fossile Zähne nahe legen.
Der asymmetrische Schädel, die tiefe Furche hinter den Nasenlöchern und der ausgezogene Oberkiefer eines Zahnwalfossils belegen, dass auch Vorfahren der rezenten Art Cotylocara macei sich der Echoortung in der Tiefsee vor 28 Millionen Jahren bedienten. Das knapp sechs Millionen Jahre jüngere, langschnauzige Delfinfossil Romaleodelphis pollerspoecki mit über 100 gleichförmigen Zähnen hörte Hochfrequenz-Signale, die seine Feinde nicht wahrnehmen konnten. Maulwürfe haben sich seit mindestens 25 Millionen Jahren kaum verändert.  Vor 24 Millionen Jahren bestäubten Hummeln die Blüten von Linden. Fossiler Beleg sind Pollen, die im gleichen Sediment mit Lindenblüten und Hummeln in der rheinland-pfälzischen Lagerstätte Enspel gefunden wurden.
Ein im Westerwald entdecktes Exemplar der Art Geotrypus antiquus hat den Schultergürtel sowie das Arm- und Handskelett mit den kurzen Mittelhandknochen wie heutige Maulwürfe zum Graben. Exemplare der Chamäleongattung Calumma auf Madagaskar lebten vor 18 Millionen Jahren in Kenia. Die vor 14,7 Millionen Jahren in der chinesischen Region Zhangpu in Bernstein eingeschlossenen Ameisen, Grashüpfer, Stabheuschrecken und Termiten ähneln teilweise rezenten in Südostasien und auf Papua-Neuguinea. In einer Lagerstätte bei Los Angeles aus dem vor zirka 2,6 Millionen Jahren begonnenen Pleistozän wurde die Muschelart Cymatioa cooki zuerst fossil und Jahrzehnte später lebend in der Nähe von Santa Barbara entdeckt.
Bei den Einzellern erinnern Abdrücke in zirka 2,3 Milliarden Jahre alten Schichten in Australien an heutige Schwefelbakterien. Ein Exemplar der Gattung Thiomargarita könnte in der 600 Millionen Jahre alten Doushantuo-Formation entdeckt worden sein. Wie heute aussehende Bakterien wurden bei Spitzbergen in 800 Millionen Jahre alten Schichten gefunden. Salztolerante Bazillen befanden sich in zirka 250 Millionen Jahre alten Schichten in der Nähe von Fulda. Bei der Bodenbakterienvariante Candidatus desulforudis audaxviator in Südafrika, Sibirien und Nordamerika veränderte das Genom sich seit mindestens 150 Millionen Jahren kaum. Das Jura-Erbgut liegt heute noch zu über 99,5 Prozent vor.
Die Beibehaltung des für die unterschiedlichen Lebensformen typischen Habitus bis zum Aussterben oder heute zeigt in eine andere Richtung als das evolutionsbiologische Konzept einer „phylogenetischen Höherentwicklung“. Laut Evolutionsmodell unterliegen die Arten einem genetischen und phänotypischen Wandel, der längerfristig zu neuen Lebensformen führt. Zur Absicherung bei längerfristigem Stillstand werden eine geringe Mutationsrate und eine konstante Umwelt genannt.
Doch kein Biotop blieb während der Erdgeschichte in seiner Zusammensetzung erhalten. Die Lebensräume wie Wälder, Wüsten, Savannen, Seen, Meere und untere Luftschichten unterlagen ständigen Veränderungen bis hin zu Zerstörung und anschließend Neugestaltung. Fische wie Knochenhechte und Störe haben den Phänotyp beibehalten, obwohl sie in verschiedenen Biotopen wie Flüssen und Brackgewässern lebten. Mit einer sehr geringen Mutationsrate kann der längerfristige phänotypische Stillstand in einigen Fällen erklärt werden. Das Evolutionskonzept verlangt aber Mutationen, damit sich neue Arten bilden und neue Lebensformen entstehen. Fossil lange überlieferte Tiere wie Quastenflosser, Lungenfische und Brückenechse haben sich bei gewöhnlicher Mutationsrate fast nicht verändert. Ein Grund sind unter anderem Mechanismen, die DNA-Veränderungen mit schädlicher Auswirkung registrieren, blockieren oder korrigieren.
Die DNA ist ein empfindliches Molekül, das im Laufe des Lebens eines Organismus in jeder Zelle laut Schätzung von J. Grey Monroe, Molekularbiologe am Max-Planck-Institut für Biologie in Tübingen, täglich im Durchschnitt 1.000 bis eine Million Mal beschädigt wird. Hinzu kommen Kopierfehler bei jeder Zellteilung. Werden die Schäden und Kopierfehler nicht repariert, beeinträchtigen sie in vielerlei Hinsicht die Vitalität. Mutationen können bei genetischen Erkrankungen, Alterungsprozessen und Krebs eine Rolle spielen. Um es einzuschränken oder zu verhindern, werden genomabweichende Veränderungen möglich rückgängig gemacht. Zum Auffinden und Beseitigen von Schäden und Fehlern haben Zellen komplexe Reparaturproteine, welche die überlebensrelevanten Verbesserungen der DNA meistens korrekt durchführen. Hoch effizient arbeitende DNA-Reparatursysteme können Abweichungen finden und beseitigen. RNA-gesteuerte Endonukleasen etwa identifizieren und korrigieren Veränderungen der DNA. Hierbei handelt es sich um Enzyme, die DNA mit Hilfe einer RNA schneiden.
Augenfällig zeigt die Bedeutung einer hohen Qualität der DNA-Reparatur sich bei Langlebigkeit. Grönlandwale können in Folge einer effizienten Erbgutreparatur über 200 Jahre alt werden. Dabei entfaltet möglicherweise das kälteaktivierte RNA-bindende Protein CIRBR eine unterstützende Funktion, da es beim Beseitigen von schwerwiegenden Doppelstrangbrüchen beteiligt ist, die etwa bei falscher Faltung der DNA entstehen. Bei der Taufliege kann CIRBR die Lebensspanne verlängern, in Zellen des Menschen die Reparatur verbessern. Nacktmulle leben fünfmal länger als Mäuse und Ratten. Bei Ihnen löst das DNA registrierende Enzym cGAS unter anderem DNA-Reparaturen mittels homologer Rekombinationen aus. Auch der Mensch besitzt cGAS, aber mit vier anderen Aminosäuren im C-terminalen Bereich. Bei ihm wird die Reparatur der DNA durch cGAS blockiert. Vier Aminosäuren liegen dem gegenteiligen Effekt zu Grunde.
Bei Proteinen können Chaperone fehlerhafte Faltungen registrieren, beseitigen und die für die Funktion erforderliche Struktur durch beschleunigte Faltung wieder herstellen. Zudem unterstützen sie Proteine bei der Stabilität und beim Transport. Die Proteinfaltung insbesondere im Endoplasmatischen Retikulum basiert auf einem Netzwerk von molekularen Chaperonen. Bei seiner Bildung organisieren die Chaperone sich selbständig und erzeugen tröpfchenförmige Kondensate, in denen sie wie die Maschinen eines Fließbandes angeordnet sind. Die noch nicht fertigen und fehlerhaft gefalteten Proteine gelangen in die Kondensate und verlassen sie erst wieder, wenn sie korrekt gefaltet sind.
Angeregt wird der Abbau fehlgefalteter Proteine im Endoplasmatischen Retikulum unter anderem vom regulierenden Enzym IRE1α, das als Sensorprotein den nachgeschalteten Signalweg „Unfolded-Protein-Response“ auslöst. Dadurch kommt es durch selektive Unterdrückung von Translationsabläufen und durch Zerlegung von ihre Funktionen nicht erfüllenden Proteinen zur Verstärkung der Synthese von Chaperonen. Durch komplizierte zellinterne Schutzmechanismen wird die den zellulären Stress beseitigende, korrekte Proteinfaltung wieder hergestellt.
Das Ubiquitin-Proteasom-System markiert nicht mehr benötigte, fehlplatzierte und beschädigte Proteine. Das Markieren der Proteine durch Anhängen von Ubiquitin erfolgt bei Menschen über drei Enzyme, die jeweils in zwei, zirka 50 und bis zu Hunderten Konfigurationen vorliegen können. Damit ist sichergestellt, dass die Vielfalt der betroffenen Proteine und der regulierenden Prozesse berücksichtigt wird. Das zylinderförmige Proteasom zerlegt die markierten Proteine in kleine Peptide zum Entsorgen.
Fehlgefaltete Proteine stellen eine erhebliche Gefahr für das Überleben von Organismen dar. Beim Menschen können Diabetes, zystische Fibrose, Krebs und altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Huntington oder amyotrophe Lateralsklerose durch Proteine mit unüblicher dreidimensionaler Struktur entstehen. Es führt zur Bildung von Aggregaten, Fibrillen oder in der Zelle sich ansammelnden makromolekularen Strukturen.
Schwere Schäden an Lipiden der Zellmembran und der Membran von Zellorganellen, die unter anderem durch Hydrolyse, Aminolyse und Oxidation zu Stande kommen, können von vorbeugenden, kontrollierenden und wiederherstellenden Mechanismen verhindert oder beseitigt werden. Die längerfristige Beibehaltung des Grundbauplans gewährleisten komplizierte Mechanismen, die Veränderungen der DNA mit schädlichen Folgen registrieren, blockieren oder reparieren sowie für die korrekte Struktur und Funktion von Lipiden und Proteinen zuständig sind.

5. Bei den fossil unvermittelt auftretenden Lebensformen mit überlebensfähigen Merkmalskombinationen liegen teilweise die nahezu gleichen Gene, Steuerungsprogramme und Merkmale bei taxonomisch weit entfernten Gruppen vor. Das mehrmalige Vorhandensein eines nahezu identischen Merkmals mit fast den gleichen Proteine kodierenden und sie regulierenden Genen bei unterschiedlichen Lebensformen und/oder in verschiedenen geologischen Zeiten verlangt eine komplizierte Erklärung für die Entstehung, die noch nicht vorliegt. Es erinnert an einen Baukasten oder ein LEGO-Stecksystem, mit deren Steinen viele unterschiedliche Erzeugnisse wie Häuser, Schiffe und Autos hergestellt werden können.
Erklärungen fehlen etwa für die separate Mehrfachentstehung der Echo-Orientierung mit Ultraschall bei Fledermäusen und Zahnwalen, der Menstruation bei Rüsselspringern, Nagetieren, Fledermäusen und Primaten, der Infrarot-Wahrnehmung bei Schlangen und einigen Käfern, des neunmal vorhandenen Hörvermögens bei getrennten Taxa der Schmetterlinge sowie der Gerüstsubstanz Chitin bei Insekten, Pilzen und Algen. Die Fähigkeit, Lichtenergie einzufangen und in energiereichen chemischen Verbindungen zu speichern (Fototrophie), ist Genomvergleichen unterschiedlicher Mikroorganismen zufolge neun Mal unabhängig voneinander entstanden. Das anatomische und verhaltensspezifische Anforderungen an den Kopf, Hals, Schwanz und an die Flügel stellende Tauchen von Vögeln wird 14 Mal bei unterschiedlichen Ordnungen angetroffen. Leuchten durch Oxidation von Stoffen unter Beteiligung des Enzyms Luziferase bei der Nahrungssuche, Kommunikation und Verteidigung findet sich bei ungefähr 900 Tiergattungen in 16 Stämmen ab vor etwa 540 Millionen Jahren und ist mehr als 100 Mal unabhängig voneinander entstanden.
Zwei weitere Tiere mit Merkmalen taxonomisch weit entfernter Gruppen sind das Schnabeltier und die Schnecke Bathydevius. Das Schnabeltier hat typische Merkmale von Säugetieren (Milchdrüsen, Haare), Vögeln (Hornschnabel), Reptilien (Kloake, Ruderschwanz) und Fischen (Eiablage im Wasser, Ortung mittels elektromagnetischer Felder). Die männlichen Tiere haben zudem einen Giftsporn an den Hinterbeinen, um Feinde und Konkurrenten mit einem schmerzhaften Sekret abzuwehren. Das weibliche Geschlecht legen zehn X-Chromosomen und das männliche fünf X- und fünf Y-Chromosomen fest. Mit dem Mix von taxonomisch entfernten Gruppen existieren die Schnabeltiere seit mindestens 120 Millionen Jahren.
Die etwa 15 Zentimeter große Nacktschnecke Bathydevius kann sich wie Quallen unsichtbar machen und mit Hilfe einer Mundhaube durch Rückstoß fortbewegen. Schneckentypisch sind unter anderem die Kiemen und Geruchsorgane sowie der muskuläre Fuß zum Festhalten am Boden bei der Eiablage. Zudem besitzt das „mysteriöse Weichtier“ einen paddelähnlichen Schwanz mit vielen an Finger erinnernden Auswüchsen und Biolumineszenz zum Leuchten. Dass es sich bei dem bis in 4.000 Meter Tiefe beobachteten Tier um eine 2024 vorgestellte Schnecke handelt, belegten histologische und genetische Befunde.
Das bei der schottischen Ortschaft Elgol gefundene Reptil Breugnathair elgolensis besitzt die typischen Merkmale einer fossilen Mischform. Nach 10-jähriger Untersuchung des Skeletts und nach phylogenetischen Analysen mehrerer Datensätze mit widersprüchlichen Resultaten stellten die Forschenden 2025 zum „Waran-Schlange-Gecko“ heraus: „Er weist ein Mosaik anatomischer Merkmale auf, das in lebenden Gruppen nicht vorkommt, mit Kopf- und Körperproportionen, die Waranen ähneln, und schlangenähnlichen Merkmalen der Zähne und Kiefer, neben primitiven Merkmalen, die er mit frühen Gruppen wie den Geckoartigen teilt.“ Die mit übersetzter Bezeichnung „falsche Schlange von Elgol“ wurde vor 167 Millionen Jahren eingebettet und erreichte eine Köperlänge von zirka 40 Zentimetern.
Das fossile Auftauchen ohne passende Vorläufer findet sich unter anderem bei den bedecktsamigen Blütenpflanzen. Laut Darwin wurden von den Nacktsamern zu einer Ausgangsform der Bedecktsamer hindeutende Übergangsfossilien noch nirgends gefunden. Zu Beginn der Kreide seien die bedecktsamigen Blütenpflanzen überall wie aus dem Nichts aus dem Boden geschossen. Er nannte es ein „abscheuliches Geheimnis“, sah darin einen starken Einwand gegen sein Konzept und hoffte, zukünftige Fossilfunde würden das Problem noch lösen. Die Erhofften werden aber noch gesucht. Die Merkmale der bisher ältesten bekannten Fossilien von bedecktsamigen Blütenpflanzen lassen eine phylogenetische Brückenrekonstruktion nicht zu. Vor der Kreide sind Fossilien von bedecktsamigen Blütenpflanzen allgemein nicht anerkannt. Darauf wies 2023 ein internationales Forscherteam hin. Zudem ergeben die fossilen Altersbestimmungen und molekularen Analysen abweichende Zeitpunkte für die Entstehung der Bedecktsamer.
Vor etwa 140 Millionen Jahren in der frühen Kreide waren die morphologischen Unterschiede der Blütenformen am größten. Während der Kreide nahm die Verschiedenartigkeit tendenziell ab. Bei den heutigen Blütenpflanzen zeigt sich eine hohe Variation der einzelnen Blütentypen, doch die Unterschiede zwischen den Blütenformen waren in der unteren Kreide am höchsten. Vor 130 Millionen Jahren könnten laut einer 2024 publizierten Studie, der knapp 8.000 heutige Gattungen und 200 Fossilien zu Grunde lagen, über 80 Prozent der rezenten Blütenpflanzenordnungen existiert haben. Die übrigen Hauptlinien traten bei einem weiteren Schub im Tertiär vor zirka 40 Millionen Jahren auf.
Niemand hat bislang erklärt, wie die größten Unterschiede zu Beginn der Fossildokumentation der Blütenpflanzen in einem geologisch kurzen Zeitraum entstanden sind. Ihr fossil abruptes Auftreten mit einem starken Selektionsdruck oder einer neuen ökologischen Situation zu erklären, überzeugt nicht, da eine Ursache-Wirkung-Beziehung mit genetischen Argumenten benötigt wird.
Gemäß einer Studie von 2025 war der Unterschied bei den Ernährungsweisen von Insekten, die vor 165 Millionen Jahren auf nacktsamige Blütenpflanzen spezialisiert waren, größer als bei den 60 Millionen Jahren späteren Insekten, die sich von Blättern bedecktsamiger Blütenpflanzen ernährten. Dies legen Fraßspuren auf fossilen Blättern von Nacktsamern wie Nadelbäumen und Palmfarnen nahe, die in Daohugou in China entdeckt wurden. Demnach liegt der Beginn der Ernährung von Pflanzen bei Insekten zeitlich vor der Dominanz der bedecktsamigen Blütenpflanzen. Die pflanzenfressenden Insekten im Jura waren auf bestimmte Pflanzenarten stärker spezialisiert als die Insekten von heute.
Fossilfunde in einer japanischen Lagerstätte belegen, dass 40 verschiedene Arten von Kalmaren vor 100 Millionen Jahren ohne bisher entdeckte Vorfahren in den damaligen Meeren ansässig waren. Die fossilen Exemplare erreichten teilweise die Größe heutiger Vertreter und bildeten umfangreiche Populationen. Ihre Biomasse übertraf die der Ammoniten und Fische. Im taxonomischen System lassen die fossilen Kalmare der Kreide sich fünf Klassen zuordnen.
Ab dem frühen Tertiär nach dem letzten Massenaussterben vor 66 Millionen Jahren sind zahlreiche Vertreter der rezenten Säugetierfauna überliefert. Mit ausgestorbenen treten sie fossil ziemlich plötzlich mit enormer Vielgestaltigkeit auf. Der Stemmgang der Säugetiere, bei dem die Beine unter dem Rumpf angebracht sind, verlangt beim Skelett hinter dem Schädel völlig andere anatomische Merkmale als die Fortbewegung der Reptilien mit abgespreizten Gliedmaßen. Beim Vergleich des Oberarmknochens von Amphibien, Reptilien, mutmaßlichen Vorfahren der Säugetiere wie den vor zirka 260 Millionen Jahren ausgestorbenen Pelycosauriern, frühen und rezenten Säugetieren wurde deutlich, dass der bei Reptilien typische Spreizgang, bei dem die Beine vom Rumpf weitgehend abstehen, nicht zu einer geradlinigen Entstehung der aufrechten Körperhaltung der Säugetiere führt. Werden die Unterschiede der Extremitäten, Gelenke und des Schultergürtels zu Grunde gelegt, ergibt sich eine breite Variation von morphofunktionellen Merkmalen. Offenbar gab es bei den fossilen Säugetieren eine Vielzahl von verschiedenen, zum Teil gleichzeitig existierenden Fortbewegungsweisen mit den entsprechenden Kombinationen von Bestandteilen der Vorderextremitäten, was mehrere unabhängige Entstehungen andeutet. Ähnliches zeigt die Entstehung der Milchdrüse. Sie tritt fossil bei unterschiedlichen Gruppen des taxonomischen Systems der Säugetiere auf. Eine fossile Mehrfachentstehung eines Merkmals ohne zeitlich passende Vorläufer bei den bekannten Fossilien verlangt eine komplizierte Erklärung, die bislang noch fehlt.
Die heutigen Säugetiere werden drei Unterklassen zugeordnet: den Kloakentieren mit sechs Arten wie dem Schnabeltier, den Beuteltieren mit zirka 250 Arten und den Plazentatieren mit ungefähr 4.500 Arten. Fossil wurden noch mindestens 20 weitere Unterklassen entdeckt. Die Entstehung der rezenten Säugetierfauna lässt sich mit Rahmenbedingungen wie einer hohen Konzentration an Sauerstoff und Kalzium, einer günstigen Temperatur und vielen freien Lebensräumen nach dem letzten Massenaussterben vor 66 Millionen Jahren kausal nicht erklären. Es sind säugetierfreundliche Situationen.
Nach dem fossilen Auftreten veränderten die heutigen Säugetierfamilien sich nur wenig. Es entstanden in Anpassung an ein anderes Klima oder eine modifizierte chemische Zusammensetzung der Meere neue Arten und Gattungen. Sie suchten bei Krisen geeignete Lebensräume zum Überleben auf, fanden sie aber nur teilweise. Viele Arten der Säugetiere des Tertiärs und danach des Quartärs starben aus.
Die Schuppen der Fische und Reptilien und der für Vögel typische Hornschnabel tauchen in Sedimenten ebenfalls ohne fossile Vorläufer auf. Komplex gemusterte Schuppen, die denen der heutigen Krokodile ähnelten, besaßen auch die ältesten Reptilien aus dem Perm vor ungefähr 285 Millionen Jahren. Die Schuppen waren kaum ein Zehntel Millimeter groß und schützten wie heutige vor Austrocknung, UV-Strahlung und Verletzung auf dem Festland.
Die Schnäbel der Dinosaurier eignen sich nicht als Vorläufer der Vogelschnäbel, da sie überwiegend in deutlich jüngeren Schichten angetroffen werden. Fossil sind die ältesten Vogelgattungen mit Hornschnabel wie Archaeorhynchus, Zhongornis und der Konfuzius-Vogel geologisch zeitgleich mit gezähnten Vögeln eingebettet. Bei rezenten Vögeln erfüllen die Steinchen im Magen die Kaufunktion der Zähne fossiler Vogelarten.
Die flaum- und haarartigen Körperbedeckungen der Dinosaurier sind keine Vorläufer der für Vögel typischen Feder, da sie bei Dinosauriern angetroffen werden, die nicht älter als der 150 Millionen Jahre alte Urvogel Archaeopteryx und der 25 Millionen Jahre jüngere Konfuzius-Vogel sind. Wären die den Körperumriss der Vögel festlegenden Konturfedern, die in Deck-, Flug- und Schwanzfedern unterteilt werden, aus Schuppen der Reptilien entstanden, hätten die ältesten fossilen Federn den einfachsten Aufbau, was aber nicht zutrifft. Für fliegende Vögel typische Merkmale wie die asymmetrischen Konturfedern und der Daumenfittich werden bei Fossilien kreuz und quer im taxonomischen System angetroffen. Fliegen mit Hilfe der Brust- und Schultermuskulatur taucht fossil bei Raubdinosauriern und Vögeln mehrmals unabhängig voneinander auf, etwa bei Anchiornis aus dem Oberjura, beim vierflügeligen Microraptor aus der unteren Kreide, beim auf Madagaskar entdeckten Rahonavis und bei Archaeopteryx. Eine typische Feder mit Schaft, Ästen und Strahlen besaßen unter anderem Anchiornis, Archaeopteryx, Caihong und Changyuraptor. Außerdem gab es im Oberjura fossile Arten mit büscheligen Fasern („Federn“) und Flughäuten: Ambopteryx longibrachium und Yi qi. Zu der außergewöhnlichen Merkmalskombination wurde im Spiegel bemerkt: „Ambopteryx longibrachium wirkt wie ein Mix aus Fledermaus, Vogel und Mini-Raubsaurier – als hätte man das Tier aus Teilen verschiedener Puzzles montiert.“
Im oberen Jura und in der Kreide lebte eine vielgestaltige Vogelfauna mit unterschiedlichen Federtypen, Schwanzformen, Flugfähigkeiten und Ernährungsweisen, die mit teilweise anderen Merkmalskombinationen als bei rezenten Vögeln an damalige Lebensräume angepasst war. Detailliert untersucht sind die etwa 150 Millionen Jahre alten Urvogelgattungen Archaeopteryx und Alcmonavis aus den Solnhofener Plattenkalken. Typisch für Reptilien beim taubengroßen Archaeopteryx lithographica sind die Zähne, der lange Schwanz, der fehlende Brustbeinkiel und die Wachstumsgeschwindigkeit. Vogeltypisch sind etwa die asymmetrische Handdeckenfeder, der dünnwandige mittlere Armknochen, das relativ große Gehirn zum räumlichen Sehen und Koordinieren der Flügel, der für die Balance erforderliche Innenohrteil und die schwarzen Farbpigmente zum Stabilisieren der Federn. Der Urvogel hörte vermutlich Frequenzen von 600 bis 3.400 Herz wie der heutige Emu in Australien und roch besser als die meisten rezenten Vögel. Die Beinfedern haben heute auch Greifvögel. Die Konturfederstruktur entsprach der von rezenten Vögeln, die Federschäfte waren ziemlich schlank. Daher könnte der Urvogel gemäß Wissensstand bis 2024 Kurzstrecken flatternd und gleitend wie heutige Fasanen bewältigt haben. Dabei halfen ihm die Steuerfedern und seitlichen aerodynamischen Schwanzfedern. Bei Bodenhindernissen und im dichten Geäst setzte er die Krallen ein.
Die etablierte Lehrmeinung wurde 2025 durch die detaillierte Untersuchung des hervorragend erhaltenen 14. Exemplars teilweise präzisiert und korrigiert. Es zeigte sich, dass der Urvogel an den zwei Flügeln Humerus-Tertiale besaß, die als spezialisierte innere Sekundärfedern eine durchgehende aerodynamische Oberfläche beim Fliegen bildeten. Mit ihnen wird auch bei heutigen Vögeln die Flügellücke zwischen Rumpf und Armschwingen überbrückt. Bei Archaeopteryx gingen sie von den zwei Ellbogen fächerförmig ab und legten sich beim Flug an den Rumpf. Der Urvogel konnte zweifelsfrei fliegen. Im Unterschied dazu fehlten die Humerus-Tertiale den gefiederten Dinosauriern. Ihre Federn endeten an den Ellbogen, weshalb sie flugunfähig waren.
Die Sohlenpolster legen nahe, dass Archaeopteryx sich auch am Boden fortbewegte. Wie heutige Tauben verbrachte der Urvogel den Tag zeitweise am Boden mit an das Landleben angepassten Füßen und die übrige Zeit kletternd auf Bäumen. Dabei konnte er den kleinen Finger an der Hand frei bewegen. Auch die Schädelstruktur war weniger starr als zuvor vermutet, so dass der Schnabel unabhängig vom Hirnschädel bewegt werden konnte. Der Gaumen ähnelte dem von Vögeln.
Zwei bessere Flieger waren eventuell Archaeopteryx albersdoerferi und Alcmonavis poeschli. Beim 400.000 Jahre jüngeren Archaeopteryx albersdoerferi sind die Ansatzstellen der Flugmuskeln am Gabelbein größer und die Knochenhohlräume mehr mit Luft für die Sauerstoffzufuhr beim aktiven Flug gefüllt. Die Schädelknochen sind stärker verwachsen und die Zähne kleiner. Die verschiedene Bezahnung deutet eine teilweise andere Ernährungsweise an. Bei Alcmonavis poeschli ähnelt die Ansatzstelle der Flugmuskeln der von Vögeln mit aktivem Flatterflug.
Das frühe Auftreten hochgradig abgeleiteter Vogelmerkmale findet sich auch beim in der chinesischen Provinz Fujian entdeckten Fossil Baminornis zhenghensis. Der Urvogel lebte ungefähr zur gleichen Zeit wie Archaeopteryx, war zirka 15 Zentimeter groß und wog 130 bis 300 Gramm. Bemerkenswert ist sein relativ kurzer Schwanz wie bei heutigen Vögeln zum Verankern der Flugfedern, Verringern des Luftwiderstandes und Verlagern des Schwerpunktes nach vorne beim Fliegen. Am Ende der Wirbelsäule sind lediglich fünf Wirbel zu einem nach oben gebogenen Stummel verschmolzen, was an die Ansatzstelle für den Fächerschwanz heutiger Vögel erinnert. Beim Schultergürtel sind das Schulterblatt und das einer Strebe ähnelnde Rabenbein getrennt, so dass Baminornis eventuell ein besserer Flieger als manch jüngere Vogelart war. Insgesamt findet sich eine einzigartige Kombination vogeltypischer Merkmale wie der Brust- und Beckengürtel und einer reptiltypischen Handanatomie, die der einer Gruppe zweibeiniger Raubdinosaurier („Handräubern“) ähnelt. Da eine Feder und ein Brustbein fossil noch fehlen, sind Rekonstruktionen der Flügel, Flugmuskeln und Flugfähigkeit mit Vorsicht zu betrachten.
Fossile Gattungen wie Baminornis liefern einen eindrucksvollen Beleg, dass die Vögel zu Beginn der fossilen Überlieferung vielgestaltiger waren als lange behauptet. Der Ursprung des Flugvermögens mit Hilfe von Federn ist bisher ungewiss. Aus evolutionsbiologischer Sicht muss er weit in die Vergangenheit gelegt werden, in der aber keine einigermaßen passenden Übergangsformen bekannt sind. Ein Expertenteam resümierte 2025 In einer Studie zu Baminornis: „Diese neu entdeckten Fossilien zeigen das frühe Auftreten von hochgradig abgeleiteten Vogelmerkmalen, und zusammen mit einem Anchiornithin-Fossil von der gleichen Fundstelle lassen sie auf einen früheren Ursprung der Vögel und eine Radiation der frühen Vögel im Jura schließen.“
Die fossilen Vorfahren der Urvögel aus dem Jura sind noch unbekannt. Der Raubdinosaurier Compsognathus etwa hat viele anatomische Gemeinsamkeiten bis zu den Skelettproportionen mit Archaeopteryx, er lebte aber zur gleichen Zeit und hatte keine Federn. Mit 60 Stundenkilometern rannte er schneller als ein Strauß.
Beim Jura-Kreide-Übergang ereignete sich eine Krise mit teilweise schweren Verlusten. Die Sauropoden waren bis zu 93 Prozent betroffen. In der Kreide tauchen Dinosaurier mit teilweise vogeltypischen Merkmalen und neue Vogelgattungen plötzlich auf. So hatten die sich auf zwei Beinen fortbewegenden und räuberisch ernährenden Oviraptorosaurier Caudipteryx und Yuanyanglong eine Mischung aus reptil- und vogeltypischen Merkmalen. Caudipteryx besaß Federn mit Schaft und Fahnen, war wegen seiner kurzen Vordergliedmaßen aber flugunfähig. Aus extremitätenanatomischer Sicht könnte der 130 bis 120 Millionen Jahre alte Raubsaurier zu den ältesten bekannten, an Arthrose leidenden Tiergattungen gehören. Der Phänotyp des 125 bis 100 Millionen Jahre alten Yuanyanglong bainian zeigt eine „rätselhafte Kombination von Merkmalen des Beckens und der Hintergliedmaßen, die den heutigen Watvögeln ähneln“. Diese suchen stelzend im Flachwasser nach Nahrung. Gegenüber anderen Oviraptorosauriern hatte der „Liebesvogeldrahen des Jahrhunderts“ einen wie heutige Vögel mit Steinen gefüllten Magen zum Verkleinern der Nahrung, Hinterextremitäten mit verlängerten und verschmolzenen unteren Segmenten und ein Darmbein mit kurzem Fortsatz an der Knochenpfanne im seitlichen Becken. Auffallendes Merkmal der Oviraptorosaurier ist der vogelähnliche Habitus mit „Papageien-Schädel“.
Die 130,7 Millionen Jahre alte, amselgroße Gattung Archaeornithura erinnert auch an heutige Watvögel. Zudem finden sich die verschmolzenen Knochen am Flügelende und die zum Gabelbein verwachsenen Schlüsselbeine bei rezenten Vögeln. Merkmale wie der Daumenfittich, die asymmetrischen Schwungfedern und die fächerförmig angeordneten Schwanzfedern verweisen auf einen geschickten Flieger. Der „Heilige Konfuzius-Vogel“ hat einen Hornschnabel, asymmetrische Flugfedern, robuste Federschäfte, widerstandsfähige Flughäute, ein Rabenbein, einen kurzen Schwanz, eine mechanische Koppelung von Handwurzel- und Ellbogengelenk und fortschrittlich anmutendes Weichgewebe. Die mit dem Brustbein verbundenen Rippen mit Hakenfortsatz ermöglichten ähnliche Bewegungen wie bei heutigen Vögeln. Reptiltypisch sind die zwei Öffnungen am Hinterhaupt. In Anbetracht der Flügelform, Federschäfte, Fingerpolster, abgerundeten Beinschuppen und bekrallten Füße könnte Confuciusornis sanctus ein Baumbewohner und manövrierfähiger Segler mit relativ gutem Auftriebsvermögen gewesen sein.
Der fast vollständig fossil erhaltene, 69 Millionen Jahre alte Schädel von Vegavis iaai gehörte einem Vogel, der eine Million Jahre vor Tyrannosaurus rex in der oberen Kreide in der Antarktis lebte. Vegavis hat Merkmale, die auch bei rezenten Vögeln angetroffen werden. Dazu zählen ein schmaler, spitzer Schnabel mit fehlenden Zähnen, ein reduzierter Oberkiefer, eine Gehirnform von heutigen Vögeln mit relativ voluminösem Großhirn, eine stark ausgehöhlte Schläfengrube und kräftige Kiefermuskeln, die denen von rezenten, unter Wasser jagenden Vögeln wie Haubentauchern stark ähneln. Die spezialisierte Schädelanatomie entspricht der von heutigen Vögeln. Zudem erzeugte Vegavis Laute wie rezente Vögel mit einer Syrinx. Bei dem Stimmorgan schwingen beim Ausatmen an mineralisierten Knorpelringen befestigte Häutchen (Stimmlippen), die im Brustkorb an der Verzweigung der Bronchien positioniert sind. Die neun mineralisierten Ringteile der ein Zentimeter großen Syrinx des Fossils ähneln dem Stimmorgan heutiger Entenvögel. Vegavis bildete mit Hilfe der Syrinx ähnliche Laute wie Enten und Gänse. Bei Dinosauriern und rezenten Reptilien wurde ein syrinxähnliches Stimmorgan noch nicht entdeckt. Krokodile können Laute bei der Revierverteidigung und Fortpflanzung durch Muskelkontraktionen im Brustbereich über Stimmbänder in der Kehlregion erzeugen.
Werden die Fossilgattungen mit diversen Federtypen, Schwanzformen, Flugstilen, Gabelbeinen, Pygostylen (verschmolzenen abschließenden Schwanzwirbeln), bezahnten Kiefern, bezahnten und unbezahnten Schnäbeln taxonomisch zugeordnet, ergibt sich ein netzartiges Gebilde. Beim Massenaussterben beim Kreide-Tertiär-Übergang starb die fossil bekannte Vogelfauna des Erdmittelalters nahezu vollständig aus. Die Gattung Vegavis überlebte das Inferno, was vereinzelte Fossilfunde im unteren Tertiär anzeigen, ist aber kein Vorfahre heutiger Wasservögel. Die rezenten Vogelgattungen sind ab dem Tertiär mit in der Zwischenzeit ausgestorbenen fossil überliefert.
Die elastischen Vogelfedern sind im Aufbau und Material, bei den proteinkodierenden und regulierenden Genen, bei der mehrphasigen Bildung und beim Austausch in der Mauser völlig anders als die Hornschuppen der Reptilien. Eine Ähnlichkeit liegt nur im Anfangsstadium der Bildung bei der Erhebung auf der Haut vor. Danach bestehen zahlreiche Unterschiede bei der Ontogenese, Zusammensetzung und zerebralen Steuerung. Jungvögel haben Dunen mit vielen Luftzwischenräumen zur Aufrechterhaltung der konstanten Körpertemperatur von 41 Grad Celsius. Später werden die Dunen bei vielen Vögeln zu Spitzen der Konturfedern. Am Körper können dann zusätzliche Dunen gebildet werden.
Bevor die Flugfedern vorliegen, die bei Abschlägen eine nahezu luftundurchlässige und bei Aufschlägen eine luftdurchlässige Tragfläche erzeugen, vollzieht sich ein vielfach vernetzter Prozess. Die Epidermis hebt sich, senkt sich dann ein und bildet den Federbalg. An dessen Grund lassen Blutgefäße, Nerven und Bindegewebe den Federkeim entstehen, der die sich bildende Feder ernährt, danach abstirbt und bei der Entstehung des Federkiels beteiligt ist. Im röhrenförmigen Federbalg bilden sich die diversen Federtypen. In ihm steckt die Spule als der untere Teil des Kiels. Die Zellen vermehren sich in einem Ring um die Federanlage herum.
Die vom Epidermalkragen nach oben abgegebenen Zellen werden zu Bestandteilen der Feder. Sie entwickelt sich als Zylinder in der geschlossenen Federscheide. Aus Säulen, die aus dem hochwachsenden, sich teilenden Epidermalkragen entstehen, werden die Federäste. Sie sitzen am Kiel, der die Federfahne trägt. Die Äste verzweigen sich unten in die Bogenstrahlen und oben in die Hakenstrahlen, die mit in die Bogenstrahlen greifenden Häkchen besetzt sind. Bei der fertigen Konturfeder sind über eine Million Bogen- und Hakenstrahlen wie bei einem Reißverschluss miteinander verknüpft. Eine schaumartige Substanz, deren Fasernetzwerk mit einem Polymer beschichtet ist, bindet Gase im Kiel und in den Ästen. Der leichte Innendruck erschwert Deformierungen. Nach einem Verbiegen kommt die vorherige Struktur wieder leichter zu Stande. Muskeln und feinfädige Keratinfasern verankern die Äste im Kiel. Die Fasern können Brüche und Rissbildungen verhindern, da sie längsgerichtet, kreuzweise und verknotet in der Feder verlaufen.
Das vielfältige Gefieder der Vögel, das bei flüggen Jungvögeln anders als bei erwachsenen Vögeln ist, je nach Geschlecht und Jahreszeit sich unterscheidet, bei Eulen einen lautlosen Flug durch einen weichen und unscharfen Deckfederrand ermöglicht, mit Hilfe von Muskeln bei den Flug- und Schwanzfedern bewegt wird und deren Position mittels Sinneskörperchen dem Gehirn mitgeteilt und von ihm gesteuert wird, ist ein hoch komplexes Merkmal, dessen Entstehung noch völlig im Dunkeln liegt. Die bisherigen Fossilfunde und genetischen Erklärungsversuche geben darüber keine Auskunft. Dementsprechend war ein vom Natural History Museum am 19. Februar 2025 publizierter Artikel überschrieben „Der Ursprung der Federn bleibt ein Geheimnis“: https://www.nhm.ac.uk/discover/news/2025/february/origin-feathers-remains-mystery.html
Bei der Bildung der Extremitäten des Pfeilschwanzkrebses, der Kiemen von Fischen und Amphibien sowie des Ohrknorpels von Säugetieren sind nahezu die gleichen regulierenden und proteinkodierenden Gene beteiligt. Die von ihnen gebildeten Merkmale sind anatomisch aber hochgradig unterschiedlich. Bei künstlicher Übertragung von der Maus auf den Fisch bilden sie Kiemen, vom Fisch auf die Maus eine Ohrmuschel. Für das mehrmalige Vorhandensein von nahezu identischen Genen, Genregulationsprogrammen und Merkmalen bei unterschiedlichen taxonomischen Gruppen steht eine nachvollziehbare Erklärung noch aus. Simon Morris von der britischen Universität Cambridge stellte in „Evolution: Bringing molecules into the fold“ (Sciencedirect 2000) fest: „Die sehr ähnliche Architektur des Erbguts, die dem Arm, mit dem ich diesen Artikel schreibe, und dem Flügel der vorbeischwebenden Fliege zugrunde liegt, bringt die nüchterne Möglichkeit ins Spiel, dass Vieles in der Architektur der Organismen von einem Satz von Baukästen abhängt, von denen jeder bei Bedarf geöffnet wird.“
Ein bislang ungelöstes Rätsel der Evolutionsbiologie ist zudem die Entstehung der bizarren Merkmalskombination des über 90 Millionen Jahre alten „Schnabeltiers der Krabben“ mit der Bezeichnung Callichimera perplexa, was „schönes verblüffendes Mischwesen“ bedeutet. Es hat große Facettenaugen, die denen von Krebslarven ähneln. Den spindelförmigen Rückenpanzer und fußförmigen Oberkiefer haben Hummer. Der symmetrische Hinterleib ohne Ringe kommt bei Krabben vor. Die Reduktion der Beine wird bei Einsiedlerkrebsen angetroffen. Die paddelartig verbreiteten, abgeflachten Brustbeine zum Schwimmen finden sich bei 250 Millionen Jahre alten Seeskorpionen. Im Tierreich entstanden die stark abgewandelten, paddel- und schaufelartigen Extremitäten aus phylogenetischer Sicht mindestens siebenmal unabhängig voneinander, was noch niemand überzeugend erklärte.

Wie die vorliegenden Phylogenese-Vorstellungen durch neue Körperfossilien und Fußspuren korrigiert oder widerlegt werden, demonstriert unter anderem der Fossilfundus der Reptilien.
Zu den bisher ältesten fossilen Schuppenkriechtieren (Reptilien und Schlangen) zählt Breugnathair elgolensis („die falsche Schlange von Elgol“). Das relativ vollständig erhaltene Tier in schottischen Ablagerungen lebte im mittleren Jura vor 167 Millionen Jahren und ernährte sich wahrscheinlich von kleinen Echsen, jungen Dinosauriern und frühen Säugetieren. Seine Ausstattungen kommen teilweise mit ähnlicher Anatomie bei Waranen, Schlangen und Geckos vor. Außerdem finden sich heute nicht mehr existierende Merkmale. Phylogenetische Analysen mehrerer Datensätze führten zu widersprüchlichen Ergebnissen. Laut den Forschenden verweist der Fund bei den ältesten Schuppenkriechtieren auf ein hohes Maß an „Experimentierfreudigkeit“ und Konvergenz (ähnliche Merkmale werden bei phylogenetisch nicht miteinander verwandten Lebewesen angetroffen). Dies verlangt eine komplizierte Erklärung, die noch nicht vorliegt. Die Ahnen der Eidechsen und Schlangen mit fast 12.000 rezenten Arten könnten im späten Jura vor etwa 190 Millionen Jahren entstanden sein.https://www.nature.com/articles/s41586-025-09566-y
Das insektenfressende Reptil Agriodontosaurus helsbypetrae („die gefürchtete Zahnechse“) mit einzigartigem Gebiss und offenem Schläfenbogen wurde jedoch vor mindestens 241 Millionen Jahren in der mittleren Trias eingebettet. Fast keines der Merkmale entspricht der evolutionsbiologischen Erwartung. Das Team nennt die folgenden Beispiele: „fehlender Kontakt zwischen Jochbein und Squamosal (aber ähnlich wie bei Paliguana); ein robustes, nicht langes und dünnes Zahnbein; und das Squamosal ist zwar vierstrahlig, aber graziler als vorhergesagt. Darüber hinaus ist der Kontakt zwischen Oberkiefer und Augenhöhlenrand weniger ausgeprägt als angenommen, wobei das Jochbein deutlich über dem Oberkiefer positioniert ist und sich weit nach vorne erstreckt (ähnlich wie bei Schuppenkriechtieren). Darüber hinaus gibt es keine Hinweise auf ein Supratemporal; die Pterygoids berührten wahrscheinlich nicht den Vomer (wir gingen davon aus, dass die Gaumenbeine in der Mittellinie miteinander verbunden waren) und vor allem gibt es kaum Hinweise auf eine Gaumenverzahnung.“
Die Schlussfolgerung: „Dies deutet darauf hin, dass diese Merkmale im Laufe der Evolution dieser Tiere möglicherweise mehrfach aufgetreten sind und nicht von einem gemeinsamen Vorfahren vererbt wurden.“ Da das fossile Reptil mit nichts zuvor Entdecktem vergleichbar ist, sollte die Evolution der Eidechsen, Schlangen und Brückenechsen neu überdacht werden. Die Schuppenechsen könnten gemäß der Studie vor 252 bis 201 Millionen Jahren in der Trias entstanden sein. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09496-9
Doch deutlich älter als „die gefürchtete Zahnechse“ ist das fossile Reptil Hylonomus („Waldbewohner“), das in der kanadischen Provinz Nova Scotia in 318 Millionen Jahre alten Schichten des Karbons gefunden wurde und die vorherigen Vorstellungen zum zeitlichen Auftreten der Schuppenechsen widerlegt. Die fossile Gattung ähnelte heutigen Eidechsen, war ungefähr 20 Zentimeter lang und bewohnte tropische Steinkohlesumpfwälder. Auffallend sich die zahlreichen spitzen Zähnchen zum Verzehr kleiner Gliederfüßer, die mit Hilfe vergrößerter Zähne gefangen wurden. Noch älter ist das zirka 338 Millionen Jahre Skelett eines Amnioten, das in Schottland in der Nähe von Bathgate, West Lothian, geborgen und 1989 vorgestellt wurde. Zu den Amnioten gehören die Reptilien, Vögel und Säuger.https://www.nature.com/articles/342676a0
Fossile Fährten von Reptilien führen noch weiter in die geologische Vergangenheit: Auf einer Platte in der Snowy Plains Formation im australischen Bundesstaat Victoria sind Spuren eines ungefähr 60 bis 80 Zentimeter großen Reptils dokumentiert, das vor zirka 356 Millionen Jahren im unteren Karbon unterwegs war. Damit ist die Entstehung der Reptilien aus phylogenetischer Sicht tief ins Devon zu platzieren. Dem Team zufolge sind die Auswirkungen tiefgreifend, da dadurch alle Stammlinien der Tetrapoden (Vierbeiner) und Amnioten den Ursprung im Devon haben müssen. Sie schreiben: „Es scheint, dass die Evolution der Tetrapoden viel schneller voranschritt und die devonischen Tetrapodenfunde viel unvollständiger sind als bisher angenommen.“https://www.nature.com/articles/s41586-025-08884-5
Zirka 160 Millionen Jahre dominierten die Dinosaurier bei der Fauna des Erdmittelalters. Die fossil ältesten Vertreter lebten zu Beginn der oberen Trias vor ungefähr 230 Millionen Jahren. Das dritte Massenaussterben vor etwa 252,2 Millionen Jahren überstanden etliche Gattungen. Als ein gewaltiger Asteroiden-Impakt vor 66 Millionen Jahren gravierende Naturkatstrophen mit massiver Auswirkung auf das globale Klima auslöste, war ihr Untergang besiegelt.
Das 247 Millionen Jahre alte Fossil Mirasaura grauvogeli kommt angesichts seines Alters als Vorläufer in Frage, weist aber nicht die entsprechende Anatomie auf. Der zirka 15 Zentimeter große „Wundersaurier“ mit vogelähnlichem Schädel wird den Drepanosauriern („Sichelechsen“) zugeordnet, die greiffähige Vordergliedmaßen mit zum Teil langen Krallen und einen greiffähigen Schwanz zum Festhalten an Ästen besaßen. Mit dem gebogenen Schwanz und den opponierenden Fingern ähnelten sie den heutigen baumbewohnenden Chamäleons.
Einzigartig bei dem bizarren Fossil ist der auffällig gefärbte Rückenkamm aus einzelnen sich überlappenden Hautauswüchsen, die jeweils eine federartige Kontur mit einem schmalen Mittelgrat aufweisen. Das fächerartige Gebilde diente vermutlich zum Imponieren. Zu den Melanosomen, den Organellen mit farbigen Melanin-Pigmenten, wird mitgeteilt: „Die Melanosomen, die in den Hautanhangsgebilden erhalten sind, stimmen in ihrer Geometrie mit den Melanosomen der Federn überein, nicht aber mit denen der Reptilienhaut oder der Haare von Säugetieren.“ Laut Studie entwickelten sich komplexe Hautanhangsgebilde in einer Linie basal zu allen lebenden Reptilien, was die frühere Vorstellung der Entstehung der Körperbedeckung bei Reptilien in Frage stellt. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09167-9
Unter der Überschrift „Ein ‚wundersames‘ Fossil verändert unser Verständnis der Evolution der Reptilien“ wurde die Studie vom Staatlichen Museums für Naturkunde Stuttgart kommentiert.
Zu den Hautauswüchsen wird angemerkt: „Während echte Federn aus vielen filigranen, verzweigten Strukturen bestehen, die als Federäste bezeichnet werden, gibt es keine Hinweise auf solche Verzweigungen in den Fortsätzen des Mirasaura. Aus diesem Grund geht das Team davon aus, dass sich die Struktur der komplexen, einzigartigen Hautfortsätze des Mirasaura weitgehend unabhängig von denen der Vögel entwickelt hat.“
Der Hauptautor der Studie betont: „Die Tatsache, dass wir bei einer so alten Reptiliengruppe derart komplexe Hautanhängsel entdeckt haben, wirft ein neues Licht auf ihre Evolution. Mirasaura ist sogar älter als die Dinosaurier und nicht eng mit ihnen verwandt. Entwicklungsbiologische Studien zeigen, dass die genetische Grundlage für das Wachstum komplexer Hautanhängsel wie Federn wahrscheinlich vor mehr als 300 Millionen Jahren im Karbon entstanden ist. Mirasaura liefert den ersten direkten Beweis dafür, dass solche Strukturen tatsächlich schon früh in der Evolution der Reptilien entstanden sind, und zwar in Gruppen, die nicht eng mit Vögeln und ausgestorbenen Dinosauriern verwandt sind.“
Und der Abteilungsleiter der Paläontologie am Staatlichen Naturkundemuseum in Stuttgart stellt heraus: „Mirasaura grauvogeli zeigt uns, wie überraschend die Evolution sein kann und welches Potenzial sie birgt. Sie bringt immer wieder ähnliche Strukturen hervor, die völlig unabhängig voneinander sind, aber auch Strukturen, die so unterschiedlich sind, dass sie sich voneinander unterscheiden lassen. Mirasaura entwickelte sehr früh in der Erdgeschichte, lange vor den Dinosauriern, eine Alternative zu Federn, die wir nicht erwartet hatten und die Diskussionen und Forschungen anregen wird.“ https://www.naturkundemuseum-bw.de/en/press/detailansicht/a-wonder-fossil-changes-our-understanding-of-reptile-evolution
Ein Hinweis: In nicht wenigen Publikationen wird „Evolution“ personifiziert, was laut wissenschaftstheoretischem Konsens nicht zulässig ist. Die Erklärung der Entstehung einer fossilen Lebensform oder eines innovativen Merkmals bedarf einer kausalen genetischen Darlegung. Die phylogenetische Entwicklung wird empirisch belegt, wenn die entsprechende Abfolge von Fossilien vorliegt. Dies dürfte allein schon wegen des defizitären Fossilfundus kaum gelingen. Phylogenetische Aussagen sind mit Bedacht zu formulieren.

6. Die bisher bekannten Mutationen sind hinsichtlich ihrer Auswirkungen zirka 80 bis 90 Prozent neutral oder fast neutral und 10 bis 19,9 Prozent nachteilig. Heute wird annäherungsweise von einer vorteilhaften Mutation unter tausend Mutationen und einer Gendrift (zufallsbedingten, nicht selektiv zu Stande gekommenen Veränderung des Allel-Bestands einer Population) von etwa 75 Prozent ausgegangen. Ist die vorteilhafte Mutation in der Nähe einer nachteiligen positioniert, wird sie bei der Meiose selten von ihr getrennt und kann mit ihr selektiv entfernt werden. Ob eine Mutation sich „positiv, neutral oder negativ“ auswirkt, hängt unter anderem von der Definition, vom mutierenden System, den betroffenen Individuen, vom betrachteten Zeitpunkt und selektiven Druck ab. Tendenziell verschlechtern die Mutationen das Überleben der Lebenswelt. Die Entstehung der Fotosynthese, des Facetten- und Linsenauges oder der ontogenetischen Bildung der Konturfeder mit über einer Million reißverschlussartig miteinander verknüpften Bogen- und Hakenstrahlen und anderer lebensgeschichtlicher Innovationen ist noch ein ungelöstes Rätsel paläontologischer und genetischer Forschung.
Eine Antibiotikaresistenz ist für die betroffenen Bakterien von Vorteil, für die an einer bakteriellen Infektion Erkrankten von Nachteil. Der Bildung einer einfachen Antibiotikaresistenz liegen wenige Mutationen zu Grunde. Bereits manche Bakterien im Permafrost waren resistent gegen heutige Antibiotika, da sie von Schimmelpilzen attackiert wurden. Das aus 5.000 Jahre altem Eis in der rumänischen Höhle von Scărișoara isolierte Bakterium Psychrobacter SC65A.3 zeigte Resistenz gegen zehn von 28 getesteten Antibiotika. Zudem besaß es elf Gene zur Abwehr von Viren, Pilzen und anderen Bakterien sowie 45 Gene zur Stressreduktion bei Kälte oder Hitze.
Das derzeit älteste bekannte Fossil gehört zu einer Gruppe von Cyanobakterien, die vor 3,5 Milliarden Jahren gelebt haben. Cyanobakterien werden zu den höchstevolvierten Bakterien gerechnet. Zu ihrem Fotosyntheseapparat zählen zahlreiche Proteine, die den Lichtsammel- und Cytochrom-Komplex, zwei Zentren für die Lichtreaktionen I und II und das System für die ATP-Synthese bilden, sowie eine Fülle von Enzymen, die unter anderem bei der Chlorophyll- und Carotinoidsynthese, beim Elektronentransport und der Aufnahme von Kohlendioxid beteiligt sind. Fotosynthese mit Freisetzung von Sauerstoff benötigt die Fotosysteme I und II. Mikroben wie die Acido-, Purpur- und Schwefelbakterien verfügen nur über das Fotosystem I oder II und geben keinen Sauerstoff ab.
Der Stoffwechsel und das genetische Reparatursystem der Cyanobakterien funktionieren so effizient, dass mit ihnen beschichte Elektroden lichtgetriebenen Strom langfristig und umweltfreundlich liefern könnten. Synechococcus elongatus hat eine innere Uhr, mit deren Hilfe die energetische Tagesrhythmik auf Basis der variablen ATP-Konzentration vorab auf Phasen der Aktivität und Ruhe eingestellt wird. Die Gattung Synechocystis gelangt mittels der Bewegung fadenartiger Anhängsel der Brennpunktregion zielgerichtet zu der für die Fotosynthese erforderlichen Lichtquelle. Das Bakterium fungiert als Minilinse für einfallendes Licht, das gebrochen und gebündelt zur gegenüberliegenden Seite gelenkt wird. Wie die Lichtbündelung mit Photonen-Nanojets bei der wenige Mikrometer kleinen Mikrobe entstanden sein könnte, hat bisher noch niemand erklärt. Ungewiss ist auch, wie die in tausend Meter Tiefe bei extremer Dunkelheit im Höhlensystem der Carlsbad Caverns in New Mexiko lebenden Cyanbakterien die Fähigkeit erworben haben, Fotosynthese mit Hilfe von reflektiertem Infrarotlicht und geringfügig modifiziertem Chlorophyll zu betreiben.
Für den Aufbau und die Funktion eines Facettenauges mit lichtempfindlichen Proteinen werden bis zu 2.000 Gene benötigt, die bei der ontogenetischen Bildung von Master-Schaltern gesteuert werden. Wie der Genkomplex entstanden und das proteinkodierende System unter die Kontrolle regulierender Gene gelangt ist, bedarf noch einer Erklärung.
Laut einer humangenetischen Studie von 2025 erhält jeder Säugling im Durchschnitt 152 +/- 54 neue Mutationen von seinen Eltern, die sich zu zirka zehn Prozent nachteilig auswirken. Während des Lebens kommen bei jeder weiteren Generation 152 +/- 54 neue Mutationen hinzu. Die weitaus meisten De-novo-Veränderungen sind Einzelnukleotid-Mutationen (49 %) und De-novo-Indels, bei denen DNA-Sequenzen ergänzt werden oder verloren gehen, oder strukturelle Varianten, die von Tandem-Repeats (einer Reihe wiederholender Einheiten aufeinanderfolgender Nukleotide) stammen (43 %). Den Rest bilden Nicht-Tandem-Repeat-Indels (5 %) und spontane Mutationen im Zentromer-Bereich (3 %). Dies lieferten fünf Techniken zur Sequenzierung langer Nuleotidsequenzen, mit denen über 95 Prozent des Genoms von 28 Verwandten in vier Generationen im US-Bundesstaat Utah analysiert und verglichen wurden. https://www.nature.com/articles/s41586-025-08922-2
Relativ viele neue Mutationen entstehen beim frühen Embryo, der wegen der schnellen Zellteilungen besonders anfällig für Erbgutveränderungen ist. Mit zunehmendem Alter steigt die Mutationsrate. Bei etwa zehn Prozent der an einer Krebsart erkrankten Kinder und Jugendlichen findet sich eine Mutation des Gens TP53, das im ursprünglichen Zustand zum Schutz vor Krebs beiträgt. Durch die Veränderung des Gens ist die Krebsprädisposition erheblich erhöht. Fast alle Trägerinnen und Träger des mutierten Gens erkeranken mindestens einmal an Krebs (Li-Fraumeni-Syndrom). Mutationen des Gens GRIN2A, das eine wichtige Funktion bei der Regulierung der elektrischen Erregbarkeit von Nervenzellen im Gehirn hat, können die alleinige Ursache von bereits in der Kindheit und im Jugendalter auftretenden psychischen Erkrankungen wie Schizophrenie sein.
Wie im Genom anderer Lebensformen finden sich auch in dem des Menschen relativ stabile und stark veränderliche Nukleotidsequenzen. Manche Bereiche mutieren fast bei jeder Generation. Die Hotspots mit hoher Spontan-Mutationsrate liegen oft in regulierenden Regionen. Die früher ermittelten De-novo-Mutationsraten waren deutlich geringer, da Sequenzanalysen des nahezu vollständigen Genoms noch nicht vorlagen und die Verfahren für schwer sequenzierbare Abschnitte wie Zentromere und Chromosomenenden keine exakten Ergebnisse lieferten.
Bereits der Austausch eines der ungefähr 3,2 Milliarden Nukleotide kann zu einem dysfunktionalen Protein führen, wodurch eine schwerwiegende Erkrankung entstehen kann. Ein durch Punktmutation abgeändertes Protein mit einer ausgetauschten Aminosäure kann den Tod zur Folge haben, wenn ein lebensrelevanter Prozess gestört ist. Bei der Sichelzellenanämie haben die Betroffenen sichelförmige rote Blutkörperchen. Im HBB-Gen ist an der sechsten Position einer Untereinheit des den Sauerstoff bindenden und transportierenden Hämoglobins wegen des Austauschs einer Base die Aminosäure Glutaminsäure durch Valin ersetzt. Die homozygoten Individuen sterben in der Regel im Jugendalter an der Blutkrankheit in Folge einer unzureichenden Sauerstoffversorgung. Bei den Heterozygoten ist die Krankheit nur gering ausgeprägt. Sie sind sogar in gewisser Weise vor Malaria geschützt. Bemerkenswerterweise hat hier eine rezessive Mutation bei Heterozygoten einen gesundheitlichen Einfluss. Das rezessive Gen hat im mischerbigen Zustand einen feststellbaren Effekt, was in der klassischen Genetik bei dominant-rezessiven Erbgängen in der Regel ausgeblendet ist.
Durch Austausch eines Nukleotids beim Gen ace-1 entstand vermutlich die Insektizidresistenz der Mücken Culex pipiens und Anopheles gambiae, die das West-Nil-Virus und den Malariaerreger übertragen. Das Gen kodiert Acetylcholinesterase, die als Angriffspunkt bestimmter Insektizide dient. Durch Deletion von Gen CCR5, das bei Leukozyten den Rezeptor CCR5delta32 kodiert, entstand bereits vor über 6.700 Jahren die Resistenz gegen HIV. Die Homozygoten mit dem genetischen Defekt sind vor dem Zugriff der HI-Viren weitgehend geschützt, da der Rezeptor auf der Oberfläche weißer Blutkörperchen nicht mehr als Co-Rezeptor zum Andocken der Viren dient. Die Heterozygoten haben eine geringere Infektionsrate. Bei den Betroffenen tritt auch Morbus Crohn seltener auf. Infektionen mit Hepatitis-C-Viren kommen jedoch häufiger vor. Die Resistenz existiert seit einem Zeitpunkt, als es den jungen viralen Erreger noch nicht gab.
Wegen einer anderen Aminosäure beim Transkriptionsfaktor Interferon Regulatory Factor 4 (IRF4), der bei der Synthese von mRNA durch Ablesen der entsprechenden DNA-Sequenz beteiligt ist, kann bei Kindern ein schwerer Immundefekt auftreten. Komplett anders agiert IRF4 beim Austausch der benachbarten Aminosäure an Position 99. Wird dort Cystein durch Arginin ersetzt, bindet der mutierte Transkriptionsfaktor mit dem relativ sperrigen Arginin nicht mehr an der üblichen Stelle der DNA, sondern an zuvor ignorierten Sequenzen, was zu einer grundlegend anderen Genregulierung führt. Das bei Gesundheit vorliegende Zellplasmaprogramm ist abgeschaltet und krankheitsfördernde Gene sind aktiviert, so dass die Reifung der B-Lymphozyten zu antikörperbildenden Plasmazellen unterbunden ist. Es liegen vergrößerte B-Lymphozyten mit Signalen anderer Immunzellen auf der Oberfläche vor, was ein Kennzeichen des bösartigen Hodgkin-Lymphoms ist.
Durch den Austausch der Aminosäure Prolin durch Serin an Position 153 des für die Embryogenese, die Immunabwehr und den programmierten Zelltod benötigten Proteins Fas-Ligand ist beim Menschen die Anfälligkeit für festsitzende Tumoren wie Brust-, Darm-, Eierstock- und Lungenkrebs deutlich erhöht, da Serin Fas-Ligand für die Spaltung durch die in Krebszellen besonders häufig vorkommende Protease Plasmin zugänglich macht. Beim Schimpansen und anderen Primaten mit der Aminosäure Prolin schaltet das auf der Oberfläche aktivierter T-Lymphozyten platzierte Fas-Ligand entartete Zellen mit Hilfe des Zelltodprogramms aus. Daher kommen bei ihnen festsitzende Krebsarten äußerst selten vor. Beim Menschen ist die Todessignalisierung wegen der Mutation tiefgreifend gestört. Plasmin zerlegt Fas-Ligand, so dass die Tumorzellen nicht mehr dem programmierten Zelltod ausliefert werden.
Durch ein zusätzliches Chromosom können die kodierten Proteine so stark erhöht sein, dass bei männlichen Individuen mit zwei X-Chromosomen das Klinefelter-Syndrom und mit zwei Y-Chromosomen das XYY-Syndrom auftritt. Etwa einer von tausend Jungen wird mit dem XYY-Syndrom geboren. Fehlt Frauen ein X-Chromosom, liegt das Turner-Syndrom vor. Bei drei Chromosomen 21 ist bei männlichen und weiblichen Personen vom Down-Syndrom die Rede. Menschen mit Trisomie 21 haben ein über 90-prozentiges Risiko für Alzheimer, da das Protein APP des auf Chromosom 21 lokalisierten Gens in erhöhter Menge gebildet und in der Folge aus APP zu viel Amyloid-beta synthetisiert wird, wodurch im Gehirn die für Alzheimer typischen Plaques schneller vorliegen. Die Ablagerungen beginnen bei Menschen mit Down-Syndrom 15 bis 20 Jahre vor den ersten klinischen Symptomen. Dennoch gibt es Menschen mit Trisomie 21, die einen Hochschulabschluss absolviert haben.
Zusätzliche oder fehlende Chromosomen sind auch ein Hauptgrund für Fehlgeburten. Bei der Untersuchung von knapp 140.000 Embryonen wurde bei 30 Prozent mindestens ein überzähliges oder fehlendes Chromosom entdeckt. Schätzungsweise kommt es bei jeder zweiten befruchteten Eizelle zu einer Fehlgeburt. Außer abweichenden Chromosomenzahlen spielen bei Fehlgeburten auch mutierte Gene wie SMC1B, C14orf39, CCNB1IP1 und RNF212 eine Rolle. Bei bis zu 44 Prozent der weiblichen Personen wird mindestens eine dieser Genvarianten angetroffen und kann das Fehlgeburt-Risiko erhöhen. Das Gen SMC1B etwa kodiert für ein Protein, das bei der Meiose einen Teil der ringförmigen Struktur der Chromosomen zusammenhält. Die Ringe sind für exakte Chromosomentrennungen erforderlich. https://www.nature.com/articles/s41586-025-09964-2
Verlieren ältere Männer das Y-Chromosom in Leukozyten oder anderen Blutzellen erhöht sich das Risiko für Alzheimer, Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis hin zum Herzinfarkt mit tödlichem Ausgang. Durch den Verlust des Chromosoms fördern Botenstoffe die Bildung von Entzündungen und Narben im Herzgewebe. In den betroffenen Blutzellen sind mindestens drei Dutzend Gene epigenetisch verändert. Werden unter dem Lichtmikroskop beim X-Chromosom scheinbare Bruchstellen bemerkt, wird das Fragile X-Syndrom diagnostiziert. Ursache sind zunehmende Wiederholungen von drei Nukleotiden im FMR1-Gen. Die Symptome können sehr vielfältig sein, treten in der Regel langsam auf und sind individuell verschieden ausgeprägt. Sie reichen von einer verzögerten Entwicklung über Lernschwierigkeiten bis zum geöffneten Mund. Männliche Personen sind häufiger als weibliche betroffen. Reptilien wie Schlangen und Chamäleons fehlen die Gene für die Bildung des Hormons Ghrelin. Bei den meisten Wirbeltieren regt Ghrelin den Appetit an und beteiligt sich beim Abbau von Fett, um als Energielieferant verwendet zu werden. Tiere ohne die Gene könnten länger auf Nahrung verzichten, da ihre Fettreserven länger erhalten bleiben. Beim Menschen könnte das fehlende Hormon das Aufkommen des Hunger-Empfindens zeitlich verzögern.
Die Auswirkung einer Mutation im epigenetischen Bereich kann schon bei geringfügiger Abweichung gravierend sein. Stören dortige Mutationen die Reifung der B-Zellen, befinden die undifferenzierten Zellen sich zu lange im Blut und weitere Mutationen können hinzukommen, die die Entstehung von Leukämie fördern. Der therapeutische Zugriff gestaltet sich schwierig, da die Tumorzellen ihre Identität an der Oberfläche durch das vom Gen CD-19 kodierte Protein nicht mehr anzeigen. Durch eine andere Oberflächenstruktur ist es ihnen gelungen, dem immunologischen Angriff auszuweichen. Die Mutationen der „Junk-DNA“ erweisen sich als schwer durchschaubare Veränderungen, da ein hoch kompliziertes Netzwerk von sich gegenseitig beeinflussenden Faktoren vorliegt. So korreliert die Anzahl der verschiedenen Varianten der B-Zellen-Leukämie annäherungsweise mit der Anzahl daran erkrankter Individuen.
Mehrere Prozent der Menschen haben wegen Mutationen das Potenzial für Krankheiten, die ausschließlich oder größtenteils durch weitere Mutationen gesundheitliche Probleme wie Geburtsanomalien, Diabetes und Schizophrenie verursachen. Mutationen mit milderen Negativfolgen sind noch weiter verbreitet. . Bei einer 2025 publizierten Studie, die das Genom und die Gesundheitsdaten von 378.751 nicht verwandten Europäern untersuchte, wurden über 54.000 potenziell zu Erkrankungen führende Mutationen bei 1.929 autosomal-rezessiven Genen gefunden. Der negative Effekt auf die körperliche Fitness der Heterozygoten war nur schwach ausgeprägt, das Spektrum der Symptome erstreckte sich aber bis auf reproduktive und mentale Beeinträchtigungen.
Das Überraschende der mutierten rezessiven Gene war: Die rezessiven Allele wurden in ihrer Ausprägung beim dominant-rezessivem Erbgang bei den Heterozygoten nicht komplett unterdrückt, sondern ihre Expression hatte nachteilige Folgen. Vor der Veröffentlichung der Studie war der Befund in keinem Lehrbuch der Genetik zu finden. Es galt unter Bezug auf die 1865 publizierten, aber erst um die Jahrhundertwende von Botanikern entdeckten Kreuzungsversuche mit verschiedenen Erbsensorten: Werden reinerbige Erbsen mit violetter Blütenfarbe mit reinerbigen Erbsen mit weißer Blüte gekreuzt, ist die rezessive Anlage für die weiße Blüte in der ersten Filialgeneration bei den heterozygoten Erbsen mit violetter Blüte nicht zu sehen, da die Ausprägung von der dominanten Anlage für die violette Blüte unterdrückt wird. Sämtliche Erbsen der ersten Generation haben violette Blüten. Die weiße Blütenfarbe ist auch nicht andeutungsweise zu sehen. Erst in der nächsten Generation treten reinerbige Erbsen mit weißen Blüten neben violett blühenden wieder auf. In einer Studie von 2025 werden hingegen diverse Effekte bei den Heterozygoten vorgestellt: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40374730/
Eine Präsentation: https://www.scinexx.de/news/biowissen/rezessive-gene-hatte-mendel-unrecht/
Ständig werden neue Mutationen von dominanten und rezessiven Allelen für die Disposition von Erkrankungen entdeckt. So stehen mit koronaren Herzkrankheiten, der global häufigsten Todesursache, derzeit 268 Genomorte mit verschiedener Intensität in Verbindung. Die geringen individuellen Effekte können bei weiteren Generationen durch neue Mutationen zu spürbaren Störungen führen. Heute gibt es in Deutschland 1,8 Millionen und global zirka 57 Millionen Menschen mit Demenz. Die Tendenz verläuft steigend. Ungefähr Zweidrittel der Menschen mit Demenz leiden an Alzheimer mit Symptomen wie Gedächtnisverlust, Persönlichkeitsveränderung sowie Schwierigkeiten beim Lernen und Bewältigen alltäglicher Aufgaben wegen zerstörter Nervenzellen und Hirnnetzwerke. Gene für die Alzheimererkrankung sind APP, PSEN2 und besonders PSEN1. Bei einer Mutation in einem der Gene tritt Alzheimer mit hoher Wahrscheinlichkeit auf und die betroffene Person reicht die Mutation an jedes Kind mit 50-prozentiger Wahrscheinlichkeit weiter. Ein Risiko-Gen bei der Entstehung von Alzheimer ist das beim Fettstoffwechsel beteiligte ApoE4, von dem 25 Prozent der Bevölkerung eine Kopie und zirka zwei Prozent zwei Kopien besitzen. Bei diesen ist das Alzheimer-Risiko zehnfach höher als bei den Menschen mit einer Kopie. Offensichtlich führen die Mutationen beim Menschen längerfristig nicht zu einer anatomischen oder physiologischen Weiter- und Höherentwicklung, sondern zu einer tendenziellen Zunahme an genetischen und epigenetischen Erkrankungsdispositionen. Die Fitness nimmt insgesamt kontinuierlich ab.
Im Laufe der Zeit könnte der Mensch bis zu zehn Prozent seiner Gene verloren haben. Dabei wurde der Gen-Pool durch die Eliminierung entbehrlicher Erbinformationen ballastärmer. Es gingen aber auch nützliche Eigenschaften verloren. Ein Beispiel ist der Verlust der Synthese von Vitaminen, die beim Stoffwechsel, Wachstum und bei der Fortpflanzung beteiligt sind, in Enzymkomplexen teilweise kooperativ wirken und bei Defizit oder Fehlen zu Mangelerkrankungen führen. Während des individuellen Lebens zeigt die degenerative Tendenz sich unter anderem durch fehlende Chromosomenabschnitte und gelöschte DNA und bei Männern durch Zellen mit verlorenem Y-Chromosom. Beim Y-Chromosom mutieren pro Mann und Generation durchschnittlich zwölf Stellen, was zu einem Fitnessverlust führen kann. Empirische Befunde wie diese zeigen in eine andere Richtung als die Entstehung von Innovationen.
Eine Verschlechterung der genetischen Ausstattung kann durch die wenigen Mutationen mit nützlichem Effekt, die selektive Beseitigung von Mutationen mit negativen Folgen und den Erhalt fremder DNA verlangsamt werden, insgesamt liegt aber eine nachteilige Tendenz vor. Beim Menschen trat sie vor allem in den vergangenen 10.000 Jahren ein. Dies ergab eine Sequenzierung von 15.336 Genen bei 6.515 US-Amerikanern. Von den an 1.146.401 Orten im Genom entdeckten Einzel-Nukleotid-Varianten waren 73 Prozent nicht älter als zehn Jahrtausende. Von den Nukleotid-Varianten mit potenziell schädlichen Auswirkungen entstanden zirka 86 Prozent erst vor 5.000 bis 10.000 Jahren. Der Befund war bei Amerikanern mit europäischer Herkunft stärker ausgeprägt als bei Landsleuten mit afrikanischer Abstammung. Vergleichbare Resultate lieferten Studien bei anderen Arten.
Bei der Erbse ist durch Einfügung eines Transposons im Gen PsSBE1 die Stärkebildung gestört und der Same hat statt der runden eine schrumpelige Form, wenn das mutierte Gen zweifach vorliegt. Eine Mutation im die Gibberellin-Bildung beim Wachstum regulierenden LE-Gen führt homozygot zu Erbsen mit Zwergwuchs. Statt ungefähr zwei Metern Höhe werden keine 30 Zentimeter erreicht. Die Erbsenblüten sind weiß, wenn das für die violette Farbe kodierende Gen PsbHLH wegen eines verlorenen Stücks beschädigt ist und homozygot vorliegt. Erforscht wird noch, in welchem Umfang Mutationen bei intakten Genen zu Rezessivität in der Lebenswelt geführt haben.
Augenfällig wurde die degenerative Tendenz des Mutationsgeschehens bei einem 20-jährigen Experiment mit Mäusen erkannt. Bei über 30.000 Klonversuchen zeigte sich, dass eine Maus nacheinander bis zur 58. Generation geklont werden kann, das Experiment dann aber endete. Die geklonten Mäuse sahen wie vor dem Versuch aus, eine Fortsetzung des Klonens war aber nicht mehr möglich, da sich in der geklonten Linie außergewöhnlich viele Mutationen wie der Verlust eines Chromosoms angesammelt hatten.
Werden Taufliegen zur Steigerung der Mutationsrate jahrzehntelang mutagenen Strahlen oder Chemikalien ausgesetzt, entstehen unter anderem Mutanten mit schneller verlaufender Individualentwicklung, anderer Körpergröße oder Augenfarbe, fehlenden oder an unüblicher Stelle positionierten Körperteilen, erhöhter oder geringerer Gen- oder Enzymaktivität, fester bindenden Transkriptionsfaktoren, länger haltbaren Proteinen, reversibler Lähmung, Muskeldystrophie, gebogenen Flügeln oder weniger Nachwuchs. Fehlende Proteine wie Bruchpilot oder Creld führen zu Beeinträchtigungen der Bein- oder Flügelbewegung wegen geringerer Ausschüttung von Transmittern. Insgesamt liegt eine Fülle von Varianten vorhandener Merkmale vor. Hinweise auf die Entstehung einer neuen anatomischen oder physiologischen Ausstattung wurden noch nicht gefunden.
Ähnliches zeigte ein Langzeitexperiment zum Mutationsspektrum des Bakteriums Escherichia coli, bei dem zwölf identische Populationen ab 1988 einem Nährmedium mit Glukose und Citrat ausgesetzt waren und 2022 insgesamt 75.000 Generationen vorlagen. Nach 10.000 Generationen lagen den Genomveränderungen vor allem Duplikationen von Genen und Umlagerungen von beweglichen Erbgutelementen zu Grunde. Durch Positionsänderungen springender Elemente wurden kryptische Informationen aktiviert, die einen positiven Einfluss auf die Nahrungsverdauung haben. Die anderen Reihenfolgen von Genen durch umlagerte Einfügungssequenzen führten zu Abschaltungen von katabolischen Operons (Funktionseinheiten für den Abbau von Stoffwechselprodukten). Ab zirka 26.000 Generationen zeigte eine Population eine deutlich höhere Mutationsrate, da durch eine eingefügte Base das Leseraster verschoben war. Andere Populationen verloren die DNA-Reparatur oder die Ribose-Synthese. Einige Mutationen waren von pathogenen Bakterien bekannt.
Mit Erstaunen wurde ab 31.500 Generationen ein aerober Citrattransport festgestellt. Bei Anwesenheit von Sauerstoff wurde Citrat als Kohlenstoffquelle genutzt, was Coli-Bakterien gewöhnlich nicht machen. Analysen wiesen auf Mutationen von Genen wie citG (beteiligt beim Citrat-Stoffwechsel), citT (zuständig fürs Transportprotein beim Einschleusen von Citrat) und rnk (beteiligt beim Energiestoffwechsel) hin. Zuerst wurde eine Sequenz mit citT verdoppelt oder vervielfältigt, dann gingen Nukleotide verloren. Gelegentlich verschmolz citT mit einem Bereich, dessen Promotor die Proteinsynthese bei Sauerstoffanwesenheit initiierte, so dass die Mutante den Citrattransporter bilden konnte. Weitere Vervielfältigungen des Gens verstärkten den Citrattransport. Bei einem anderen Experiment nutzte das Coli-Bakterium Citrat bei Sauerstoffanwesenheit bereits nach zwölf Generationen.
Nach 40.000 Generationen lagen 653 Mutationen ohne signifikante Fitnesssteigerung vor. Die Ausgangspopulationen mutierten verschieden, ähnlich oder übereinstimmend durch Prozesse wie Austausch, Einfügung und Verlust von Basen, Duplikation, Aktivierung und Stilllegung von Genen und andere Genreihenfolge durch springende genetische Elemente. Das Erbgut schrumpfte bis zu 1,2 Prozent, nach 50.000 Generationen sogar um 1,4 Prozent bei sämtlichen Populationen.
Um die Mutationsrate bei Extremstress zu erhöhen, wurde E. coli einem Citrat-Nährmedium ohne Glukose ausgesetzt. Dabei nahmen die Mutationen schon nach zirka 2.500 Generationen deutlich zu. Eine Ursache waren sich vervielfältigende Transposons, die sich an anderer Stelle im Genom je nach äußerer Situation positionierten. Das Wachstum konnte verlangsamt, die Sterberate erhöht sein. Eine Fitness-Zunahme in Form einer höheren Vermehrungsrate blieb aus. Auffallend waren die Fehlanpassungen, bei denen im kuriosesten Fall eventuell tote Bakterien konsumiert wurden.
Längerfristig nahm der Anteil nützlicher Mutationen ab, die neutralen und schädlichen Mutationen blieben konstant. Bei jeder zweiten Population lagen Defekte bei der DNA-Reparatur vor. Citrat wurde unter aerober Bedingung verwertet, da citT mit einem bei Sauerstoffanwesenheit aktiven Schalter fusionierte. Oft traten die gleichen Mutationen bei getrennten Populationen auf. So hatten 59 von mehreren Tausend Genen zweier Populationen eine andere übereinstimmende Aktivität. Ursache der stärkeren oder geringeren Genaktivität waren gleiche oder sehr ähnliche Verlustmutationen. Wurde genetische Information nicht mehr beansprucht, begann das Genom zu schrumpfen. Genetische Indizien für eine „evolutive Innovation“ lagen bislang noch nicht vor.
Dies lässt vermuten: Da die großen Bakterien bis zu zirka 5.000 und die kleinen signifikant weniger Gene besitzen, könnte zumindest ein Teil von ihnen durch Degeneration großer Bakterien entstanden sein. Die Lebensgeschichte der Bakterien lässt sich auf genetischer Betrachtungsebene jedoch nicht exakt rekonstruieren, weil sie die Reihenfolge der Gene und die Größe des Genoms durch springende Elemente ständig verändern und Nukleotidsequenzen untereinander austauschen und ins Erbgut integrieren.
Würde das phylogenetische Konzept zutreffen, könnten Indizien für zukünftig neue Merkmale wie eines Sinnesorgans zur Wahrnehmung von Radioaktivität im Genom oder bei einem anatomischen Merkmal bei zumindest einer heutigen Art festgestellt werden. Die Innovation wäre selektiv vorteilhaft, eine auf den Beginn oder Zwischenstand einer phylogenetischen Entwicklung verweisende Beobachtung liegt bisher aber nicht vor. Langfristig unterliegt die genetische und epigenetische Ausstattung der Lebewesen einem tendenziellen Verlust an Überlebensvermögen. Kommen in einem Gebiet kaum noch Insekten zur Bestäubung vor, verlieren Acker-Stiefmütterchen die Fremdbestäubung in wenigen Generationen und stellen die Fortpflanzung auf Selbstbefruchtung um, was eine höhere Anfälligkeit für Krankheiten und eine geringe Anpassungsfähigkeit bei Umweltveränderungen zur Folge hat. Es ähnelt der höheren Krankheitsanfälligkeit bei Inzucht. Dabei wirken rezessive Allele mit schädlichen Eigenschaften im homozygoten Zustand sich aus.
Die empirisch ermittelten Befunde zeigen das Gegenteil einer phylogenetischen Entwicklung, etwa den Verlust von Genen, nicht mehr funktionierende Enzyme und reduzierte Plastizität. Bei Stoffwechselstörungen wie Albinismus, Alkaptonurie, Kretinismus und Phenylketonurie fällt ein Enzym aus. Die herunterregulierte Bildung des Wachstumsfaktors Pleiotrophin ist mitverantwortlich für Trisomie 21. Wird Pleiotrophin von den beim Langzeitgedächtnis beteiligten Astrozyten in ausreichender Menge produziert, verläuft während der Embryonalentwicklung die Bildung der Axone und Synapsen bei den Nervenzellen des Gehirns korrekt. Beim Down-Syndrom funktioniert unter anderem wegen fehlenden Pleiotrophins ein Teil der Schaltkreise des Gehirns nicht ordnungsgemäß.
Das Nesseltier Henneguya salminicola, ein Muskelparasit bei Fischen, verlor die bei der aeroben Atmung und mitochondrialen DNA-Replikation beteiligten Gene und bezieht die Energie nicht mehr unter Sauerstoffaufnahme über die Atmungskette der Mitochondrien. Ein Mensch würde bei unzureichender Energiebereitstellung der Mitochondrien schwerwiegend erkranken und vorzeitig sterben. Auch der Mistel, die als Halbschmarotzer auf Laub- und Nadelbäumen lebt, fehlen besonders Gene der Atmungskette, so dass sie mit stark reduzierter ATP-Bildung überlebt. Pflanzliche Vollschmarotzer wie die Sommerwurz und Kleeseide verzichten auf das Chlorophyll und haben oft keine oder zurückgebildete Blätter und Wurzeln.
Deutlich zeigt die Reduktion von Vorhandenem und die obligatorische Abhängigkeit von einem Wirt sich beim Einzeller Sukunaarchaeum mirabile. Sein Genom enthält nur 189 Gene für hauptsächlich seine Vermehrung und eventuell die Zellmembran. Gene für die Energiegewinnung fehlen fast vollständig. Zum Überleben ist er auf einen Dinoflagellaten angewiesen. Beim Menschen können im Blut Parasiten wie die Erreger der Malaria und der Schlafkrankheit sowie im Darm Band- und Spulwürmer und Einzeller wie der Erreger der Amöbenruhr vorkommen. Bei den Schmarotzern liegen Anpassungen wie die Übernahme von Nahrung des Wirtes, die Rückbildung von Sinnesorganen und Mundwerkzeugen oder des Bewegungs- und Verdauungsapparates vor.
Die tendenzielle Degeneration der Lebenswelt wird teilweise von wiederherstellenden Prozessen wie Genomreparaturen verlangsamt, aber nicht beseitigt. Die milliardenlange Existenz der Lebenswelt verlangt daher eine Fülle genetischer Schübe, deren Zustandekommen noch völlig offen ist.

7. In Anbetracht der geringen Anzahl vorteilhafter Mutationen argumentieren Evolutionsbiologen, dass bei der sukzessiven Bildung eines neuen Merkmals bei Abertausenden oder Zigmillionen Generationen genug positive Mutationen vorliegen, um den Startpunkt von etwas Neuem zu erhalten. Sobald mutativ ein Ausgangspunkt existiert, erledigen weitere Mutationen die nächsten Schritte bis zur Fertigstellung. Doch wie wird das Vorliegen des noch keine Funktion erfüllenden Ausgangspunktes und der Vorstufen eines erst zukünftigen Merkmals erkannt? Funktionsloses unterliegt der Tendenz, selektiv entfernt zu werden. Durch Nachweis eines irreduziblen Merkmals, dessen Funktionieren das Fehlen nur weniger Elemente erlaubt, bricht das phylogenetische Konzept in sich zusammen. Ohne die stammesgeschichtliche Entwicklung ist die Evolutionstheorie der Biologie widerlegt.
Darwin hielt in seinem grundlegenden Werk On the origin of species als Bedingung für die Falsifikation seiner Theorie fest: „Wenn gezeigt werden könnte, dass irgendein komplexes Merkmal existiert, das nicht durch zahlreiche aufeinanderfolgende geringfügige Modifikationen gebildet werden konnte, würde meine Theorie absolut zusammenbrechen. Aber ich kann keinen solchen Fall finden.“ Daher ist Darwins Theorie falsifiziert, wenn bei einem Lebewesen ein komplexes Merkmal gefunden wird, dessen Funktion das Vorhandensein sämtlicher Bestandteile verlangt, was bei einer kontinuierlichen Entstehung nicht zu Stande kommt.
Ein Beispiel eines solchen Merkmals ist der aus zirka 40 Proteinen bestehende Elektrorotationsmotor mit Antriebssystem, Drehrichtungsfestleger, Koppelelement und Geißel des Darmbakteriums Escherichia coli. Er ist quasi eine lebende 0,2-Volt-Batterie, die sechs Ultraminiatur-Elektromotoren mit jeweils 30 nm Länge antreibt. Am Motor befindet sich über ein biegsames Winkelstück die Geißel mit fünffacher Länge des Bakteriums. Mit ihrer Hilfe bewegt der Einzeller sich durch bis zu 100 Umdrehungen pro Sekunde in einer der zwei Drehrichtungen mit 15 bis 25 Zelllängen pro Sekunde vorwärts oder rückwärts. Mit Hilfe des Navigationssystems schwimmt er zu Stellen mit hoher Nährstoffkonzentration und von Bereichen mit Schadstoffen weg.
Das Fortbewegungssystem mit Elektromotor und beweglicher Geißel ähnelt dem von Schiffen mit elektrischer Antriebsmaschine und Propeller. Der Stator und Rotor üben die gleiche Funktion wie die Feldspule und der Drehanker eines technischen Elektromotors aus. Die Chemikalien registrierenden Sensorproteine fungieren wie die Millionen Riechzellen des Menschen in der Nase. Der Rotor nutzt die im Wasserstoffionen-Gradienten zu beiden Seiten der Membran gespeicherte Energie für die Drehbewegung wie bei einer Turbine.
Die Ad-hoc-Entstehungswahrscheinlichkeit des bakteriellen Motors beträgt je nach Prämisse 10^-29 bis 10^-94. Demnach ist der Versuch, die sechs Richtigen im Lotto vorab korrekt zu tippen, über 1.000.000.000.000.000.000.000 Mal wahrscheinlicher. Es gibt vermutlich keine Fachperson, die mit diesem „evolutionären Lotto-Treffer“ argumentiert.
Angesichts dessen wird aus evolutionsmikrobiologischer Sicht davon ausgegangen, dass die Bildung des bakteriellen Systems, startend mit einer einfachen Pore in der inneren Membran, durch Übernahme von Genen schon vorhandener Teilstrukturen schrittweise entstanden ist. Dabei wird für jede Teilstruktur eine Funktion angenommen, die selektiert werden konnte. Außer dem Erhalt von Genen anderer Bakterien werden etwa Mutation, zufällige Veränderung der Genvariantenhäufigkeit (Gendrift) und Genduplikation genannt, um neue Teilstrukturen zu erzeugen.
Der Erklärungsversuch überzeugt nicht, da die Bildung jeder neuen Teilstruktur mehrere aufeinander bezogene Mutationen in unterschiedlichen Genen erfordert. Wie sie in den hypothetischen Vorfahren des Darmbakteriums durch Mutationen mit allergrößtenteils neutralen und schädlichen Auswirkungen zusammenkommen und bei den selektiven Zugriffen fortbestehen konnten, ist noch völlig rätselhaft. Kein Koryphäe oder Expertenteam der Molekulargenetik oder Mikrobiologie hat bislang eine nachvollziehbare Erklärung präsentiert. Mehr unter https://www.evolutionslehrbuch.info/teil-4/kapitel-09-04-r01.pdf

Der Autor dankt zahlreichen Forschenden diverser Disziplinen für die Bemühung um lebensgeschichtlichen Erkenntnisgewinn. Eine Rekonstruktion der Geschichte der Lebewesen bietet der Text im zwölften Kästchen.