In dieser Unterrichtseinheit erkennen die Schülerinnen und Schüler, welcher nobelpreisgekrönte Wissenschaftler unser heutiges Wissen über die Paläogenetik zur Entschlüsselung der Evolution des Menschen erforscht hat und wie die Paläogenetik arbeitet.
Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträger-Tagungen, um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht.
Paläogenetik – Vom Frühmenschen zum Homo sapiens
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Paläogenetik – Vom Frühmenschen zum Homo sapiens" beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Paläogenetik. Sie klären, welche Inhalte erforscht werden und was man daraus über den heutigen Menschen und seine evolutionäre Entwicklung ableiten kann. Sie begründen ihre Erkenntnisse auf der bahnbrechenden Forschung Svante Pääbos über die DNA ausgestorbener Homini. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
- Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
- Sekundarstufe II
- 2 bis 3 Unterrichtsstunden
- Arbeitsblatt, Video, Recherche-Auftrag
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Unterrichtsablauf
-
Einstieg: Stiller Impuls
Die Schülerinnen und Schüler sehen den Begriff Paläogenetik an der Tafel oder am Whiteboard und äußern Vermutungen zu den Inhalten dieser Teilwissenschaft.
Zielangabe: Womit beschäftigt sich die Paläogenetik?5 Minuten -
Erarbeitung I
Die Lernenden recherchieren im Internet und beantworten Fragen zur Paläogenetik (Arbeitsblatt 1).
10 Minuten -
Sicherung I
Die Ergebnisse des Arbeitsblatt 1 werden im Unterrichtsgespräch verglichen und gegebenenfalls verbessert.
5 Minuten -
Erarbeitung II
Die Schülerinnen und Schüler lesen den Text über das Genom des Neandertalers und Denisova-Menschen und darüber, was Svante Pääbo erreicht hat. Sie beantworten Fragen dazu (Arbeitsblatt 2). Des Weiteren sehen sie sich die Grafik auf dem Plakat an und erklären den Unterschied zwischen Kern-DNA und mitochondrialer DNA.
10 Minuten -
Sicherung II
Die Lernenden präsentieren ihre Antworten der Klasse. Bei Bedarf erfolgt eine kurze Diskussion über die bahnbrechenden Ergebnisse von Svante Pääbo.
5 Minuten -
Erarbeitung und Sicherung III
Die Lernenden betrachten die Grafik des phylogenetischen Baums von Homo sapiens, Neandertaler und Denisova-Mensch und bearbeiten einen kurzen Lückentext dazu (Arbeitsblatt 2). Sie erkennen die Genflüsse zum Homo sapiens.
10 Minuten -
Erarbeitung IV
Die Schülerinnen und Schüler recherchieren weitere Evolutionsfaktoren neben dem Genfluss: Mutation, Rekombination, Variabilität und Selektion und notieren diese auf dem Arbeitsblatt (Arbeitsblatt 2).
10 Minuten -
Sicherung IV
Die Lernenden präsentieren ihre Definition/Erklärung der Evolutionsfaktoren.
5 Minuten -
Erarbeitung V
Die Schülerinnen und Schüler betrachten die Grafik auf dem Plakat, welche die Wanderungen der Menschen/Frühmenschen darstellt. In eigenen Worten sollen sie formulieren, was man daraus ableiten kann (Arbeitsblatt 3).
10 Minuten -
Sicherung V
Die Fromulierungen werden vorgetragen.
5 Minuten -
Erarbeitung VI
Rückbezug zur Paläogenetik: Die Lernenden lesen einen Text über die Arbeitsweise eines Paläogenetikers und die Herausforderungen der aDNA (antike DNA) (Arbeitsblatt 3). Anschließend sehen sie sich ein kurzes Video zur Polymerase-Kettenreaktion (PCR) an und fassen diese auf dem Arbeitsblatt zusammen (Arbeitsblatt 4).
10 Minuten -
Sicherung VI
Die Klasse tauscht sich zu den Inhalten des Textes und der PCR aus.
5 Minuten -
Gesamtzusammenfassung
Die Schülerinnen und Schüler beantworten Fragen zum Inhalt der Unterrichtseinheit (Arbeitsblatt 4).
10 Minuten
Didaktisch-methodischer Kommentar
Das Thema "Paläogenetik – Vom Frühmenschen zum Homo sapiens" im Unterricht
Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten Inhalte, Arbeitsweisen und Bedeutung der Paläogenetik. Daraus können Sie Rückschlüsse auf die Entstehung des Homo sapiens und seine Verwandtschaft zum Neandertaler und Denisova-Menschen ableiten. Die DNA des Homo sapiens enthält prozentuale Annteile an Neandertaler- sowie Denisova-DNA. Diese Rückschlüsse wurden durch Svante Pääbos Arbeit ermöglicht.
Vorkenntnisse
Die Lernenden sollten den Begriff der Genetik kennen. Ebenfalls sollten Kenntnisse zum Aufbau der DNA vorhanden sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten grob wissen, was Evolution bedeutet.
Didaktische Analyse
Die Schülerinnen und Schüler lernen den Begründer der Paläogenetik, Svante Pääbo kennen und beschäftigen sich mit den bahnbrechenden Ergebnissen der DNA-Untersuchungen von ausgestorbenen Menschenarten. Sie erkennen dabei, dass der Homo sapiens eine Zeit lang in Koexistenz mit Neandertaler und Denisova-Mensch lebte und es dabei zu einer Durchmischung der DNA kam. Pääbo konnte das durch die Sequenzierung von aDNA von Neandertaler und Denisova-Mensch belegen. Homo sapiens-DNA enthält immer noch Anteile an Neandertaler-DNA und Denisova-DNA.
Die Erarbeitung der Informationen erfolgt durch Internetrecherchen sowie das Plakat über Svante Pääbos Arbeit als zentrales Medium. Daher sollten die Schülerinnen und Schüler digitale Endgeräte zur Verfügung haben, um auf das Plakat sowie auf die Informationen des Internets zugreifen zu können.
Methodische Anlayse
Mit Hilfe eines digitalen Plakats und des Internets erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die Entwicklung des Homo sapiens und finden heraus, welchen Beitrag die Paläogenetik dazu leistet. Zuerst recherchieren die Lernenden zum Begriff der Paläogenetik und sollen bekannte Forscher daraus nennen, zum Beispiel Svante Pääbo. Anschließend beantworten die Schülerinnen und Schüler Fragen zu einem Textabschnitt des Plakats über das Genom des Neandertalers und des Denisova-Menschen und die Arbeit Svante Pääbos. Im Folgenden bearbeiten die Lernenden einen Lückentext über den Stammbaum des Homo sapiens, Neandertalers und des Denisova-Menschen, der sich ebenfalls auf dem Plakat befindet und den Evolutionsfaktor des Genflusses einführt. Die Lernenden erkennen, dass es zu Genflüssen von Neandertaler sowie Denisova-Mensch zum Homo sapiens kam. Danach werden mit Hilfe einer Internetrecherche weitere Evolutionsfaktoren geklärt und fixiert: Mutation, Rekombination, Variabilität und Selektion. Im nächsten Schritt betrachten die Lernenden eine Grafik auf dem Plakat, welche die Wanderungen und die DNA-Durchmischung zwischen Homo sapiens, Neandertaler und Denisovaner-Mensch darstellt. Im darauffolgenden Teil lesen die Schülerinnen und Schüler einen Text, der die Arbeitsweise der Paläogenetik beschreibt. Sie erkennen die Herausforderungen dieser Disziplin, vor allem in Bezug auf die antike DNA und die Methoden der DNA-Vervielfältigung. Als Gesamtzusammenfassung beantworten die Schülerinnen und Schüler vier Fragen zur Unterrichtssequenz.
Unterrichtsmaterial "Paläogenetik" zum Download (deutsch)
- Paläogenetik-Arbeitsblatt-01.pdf
Auf diesem Arbeitsblatt beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff der Paläogenetik und Vertretern dieser Wissenschaftsdisziplin, sie beantworten Fragen zum Text des digitalen Plakats und erkennen mithilfe der Grafik den Unterschied zwischen Kern-DNA und mitochondrialer DNA.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Paläogenetik-Arbeitsblatt-02.pdf
Mithilfe dieses Arbeitsblattes erarbeiten die Schülerinnen und Schüler den Evolutionsfaktor des Genflusses und erarbeiten weitere Evolutionsfaktoren, um die Entstehung und Veränderung von Arten nachvollziehen zu können und dadurch die Evolution des Homo sapiens besser zu verstehen.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Paläogenetik-Arbeitsblatt-03.pdf
Mit dem dritten Arbeitsblatt lernen die Schülerinnen und Schüler mithilfe einer Grafik die Durchmischung der DNA von Homo sapiens, Neandertaler und Denisova-Mensch kennen. Außerdem erhalten sie Einblicke in die Arbeitsweise eines Paläogenetikers und die Herausforderungen mit antiker DNA.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Paläogenetik-Arbeitsblatt-04.pdf
Die Lernenden sehen sich ein kurzes Video zum Ablauf der Polymerase-Kettenreaktion an und fassen diese auf dem vierten Arbeitsblatt zusammen. Anschließend beantworten sie als Gesamtzusammenfassung Fragen zum Inhalt der Unterrichtssequenz.
VorschauIm Classroom-Manager speichern
Unterrichtsmaterial "Paleogenetics" zum Download (englisch)
- paleogenetics-worksheet-01.pdf
Auf diesem Arbeitsblatt beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff der Paläogenetik und Vertretern dieser Wissenschaftsdisziplin, sie beantworten Fragen zum Text des digitalen Plakats und erkennen mithilfe der Grafik den Unterschied zwischen Kern-DNA und mitochondrialer DNA.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - paleogenetics-worksheet-02.pdf
Mithilfe dieses Arbeitsblattes erarbeiten die Schülerinnen und Schüler den Evolutionsfaktor des Genflusses und erarbeiten weitere Evolutionsfaktoren, um die Entstehung und Veränderung von Arten nachvollziehen zu können und dadurch die Evolution des Homo sapiens besser zu verstehen.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - paleogenetics-worksheet-03.pdf
Mit dem dritten Arbeitsblatt lernen die Schülerinnen und Schüler mithilfe einer Grafik die Durchmischung der DNA von Homo sapiens, Neandertaler und Denisova-Mensch kennen. Außerdem erhalten sie Einblicke in die Arbeitsweise eines Paläogenetikers und die Herausforderungen mit antiker DNA.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - paleogenetics-worksheet-04.pdf
Die Lernenden sehen sich ein kurzes Video zum Ablauf der Polymerase-Kettenreaktion an und fassen diese auf dem vierten Arbeitsblatt zusammen. Anschließend beantworten sie als Gesamtzusammenfassung Fragen zum Inhalt der Unterrichtssequenz.
VorschauIm Classroom-Manager speichern
Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler können
- die Inhalte der Paläogenetik beschreiben.
- berühmte Begründer der Paläogenetik nennen.
- die Arbeit von Svante Pääbo beschreiben.
- die Evolutionsfaktoren Genfluss, Mutation, Variabilität, Rekombination und Selektion definieren.
- die Durchmischung der DNA von Homo sapiens mit Neandertaler und Denisova-Mensch begründen.
- die Herausforderungen beziehungsweise Probleme in der Paläogenetik darstellen.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler können
- Informationen aus einem Plakat extrahieren.
- Informationen aus dem Internet entnehmen und weiterverarbeiten.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler können
- eigene Ergebnisse mit Ergebnissen von Mitschülern vergleichen.
- kollaborativ Informationen entnehmen.
- in die Rolle eines Paläogenetikers schlüpfen und Herausforderungen der Disziplin nachvollziehen.
Video: Vervielfältigung des Genoms (2020)
Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.
