Modul der UZI


L. W.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Evolutionstheorie und Artbildung auf Universitätsniveau. Sie behandeln zentrale Konzepte wie Selektion, Fitness, Merkmale und Genetik, wobei sie verschiedene Formen der Artbildung, Mutationen und reproduktive Isolation vertiefen. Besonders hervorgehoben werden die Vorteile und Nachteile sexueller Reproduktion, Koevolution und Maladaption. Ideal für Biologiestudenten, die sich auf Prüfungen vorbereiten oder ihr Verständnis der evolutionären Prozesse vertiefen möchten.
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Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
06.06.2019 / 07.01.2025

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Evolution def.

allmähliche Veränderung der vererbbaren Merkmale einer Population von Lebewesen von Generation zu Generation

2 Formen von Evolution

Makroevolution: Muster. im Laufe der Erdgeschichte, Langsam. Auf oder über Artebene (Artbildung, Phylogenie)

Mikroevolution: Prozess der Evolution, schnell, Innerhalb einer Popultion (Drift, Selektion)

2 Hauptaussagen von Darwin

Arten haben sich aus früheren Arten entwickelt und wurden nicht kreiert.

Natürliche Selektion: Populationen von Organsimen können sich über die Zeit ver$ndern, weil Individuen mit gewissen Charakteristiken mehr Nachkommen haben als andere.

Genom def.

Gesamtheit der vererbbaren Informationen einer Zelle, die als DNA vorliegt

Gen def.

Abschnitt des Genoms, der für ein bestimmtes Merkmal kodiert.

Moensch hat ca. 20'000 kodierende Gene

Chromosom def.

Trägerstruktur der Gene

DNS def.

Desoxyribonukleinsäure, Bauplan des Lebens

Allele def.

Ausprägungsformen. In jeder Zelle 2 Varianten jedes Gens (eins vom Vater, eins von der Mutter)

Phänotyp def.

Erscheinungsbild des Organismus, sichtbar, nicht vererbbar

Genotyp + Umwelt = Phänotyp

Phänotyp kann bei gleichem Genotyp unterschiedlich sein: Raupe und Schmetterling / Hortensie in verschiedenen Böden.

Genotyp def.

In den Genen festgelegte Erbinformation, nicht sichtbar, vererbbar

2 Formen von Allelen, von Mendel entdeckt

dominantes Allel (B) wird immer exprimiert wenn vorhanden. (BB, Bb, bB)

rezessives Allel (b) wird nur exprimiert wenn doppelt vorhanden. (bb)

 

Evolutionsforschung Ziel

Evolution besteht aus Veränderungen der genetischen Zusammensetzung einer Population. Forscher wollen die genetische Variation innerhalb einer Population erfassen. Zählen die Häufigkeit eines Merkmals/Allele. 

Heterozygotie def.

Mischerbigkeit. Ein Individuum mit zwei Chromosomensätzen ist mischerbig oder heterozygot in Bezug auf dieses Merkmal, wenn ein Gen in diesen Chromosomensätzen in zwei verschiedenen Ausprägungen vorliegt.

Hardy-Weinberg-Prinzip (oder auch Equilibrium)

In Abwesenheit von Selektion, Drift, Mutation und Migration (also mikroevolutionäre Prozesse) bleiben die Allelfrequenzen einer Population immer gleich.

Fitness def.

Genetischer Beitrag eines Individuums an die nächste Generation.

Wird gemessen in Anzahl Nachkommen. welche es in einem Leben hat: Reproductive Success (direkte Fitness).

Indirekte Fitness durch altruistisches Verhalten (Verwandten helfen).

3 Bedingungen von natürlicher Selektion

Variabilität des Merkmals: gibt es Unterschiede?

Erblichkeit des Merkmals: Haben die Nachkommen das auch?

Fitness-Unterschiede, die nicht zufällig sind: Haben Individuen mit dem Merkmal einen Fitness-Vorteil?

 

Natürliche Selektion

Muss mit dem arbeiten, was vorhanden ist und kann nichts neues erfinden, nur manipulieren.

Arbeitet für den Moment und nicht die Zukunft, was aktuell gut ist, wird selektiert.

Wirkt auf Phänotyp, verändert aber den Genotyp.

Mäuse der gleichen Art haben am Strand helleres Fell und im Inland dunkleres Fell, sind an den jeweiligen Standort angepasst. Selektion durch Prädatoren.

Unnatürliche Selektion

Wirkt gegen natürlich Selektion

Grosse Fische haben einen Fitness-Vorteil, werden aber eher gefischt. Es überleben die kleineren unangepassteren FIsche.

Mufflons mit grossen Hörnern werden eher gejagt, man will die grössere Trophäe.

Drift (2 Formen)

Zufällige Veränderungen von Allelfrequenzen. Der Effekt ist umso grösser, je kleiner die Population ist.

Flaschenhals: Populationsrückgang bedingt Verlust von genetischer Variation. wenn die Pop. wieder zunimmt bleiben die genetische Variation klein.

Gründereffekt: wirkt gleich wie Flaschenhals. Gruppe besiedelt neue Insel und kann sich nur unter einander vermehren.(Amish)

Migration

Bewegung von Genen = Genfluss, wirkt homogenisierend

Individuen migrieren von einer Population in die andere und pflanzen sich dort fort.

Wirkt gegen natürliche Selektion. negative Auswirkung

Immunitäten können verbreitet werden. positive Auswirkung

2 negative Auswirkungen von Introgression

Genfluss durch Hybridisierung und wiederholte Rückkreuzung.

Auskreuzungsdepression: Nachkommen sind weder and das Habitat der Mutter, noch an das des Vaters angepasst; zusammenwirkende Gene werden aufgespalten.

Inzuchtdepression: Individuen zu nahe miteinander verwandt. Schlechte Gene werden akkumuliert und nicht beseitigt.

Mutation

passiert auf DNS-Level. Bringt neue Variation. kann förderlich, neutral oder nachteilig sein.

Mutation einer Körperzelle betrifft alle Tochterzellen und kann nicht vererbt werden. Wirkt auf den Phänotyp.

Mutation einer Geschlechtszelle kann an Nachwuchs weitervererbt werden.

Antibiotikaresistenz wird häufig durch Mutation verursacht.

7 Formen von Mutation

Point mutation: einzelen Base ändert sich

Insertion: Basen werden in bestehende Abfolge eingefügt

Deletion: Basen werden aus bestehender Abfolge gelöscht/verloren

Gene duplication: Gene wird verdoppelt

Inversion: Abfloge der Basen wird umgekehrt

Chromosome fusion: Chromosome fusionieren miteinander

Genome duplication: Ganzes Genom wird verdoppelt

Adaption def.

Evolutionäre Anpassung. Merkmal bedingt einen Fitness-Vorteil und wird vererbt

Verschiedene Schnabelformen bei Darwinfinken

Maladaption def.

Zustand eines Merkmals führt zu geringerer Fitness als ein alternativer Zustand.

Lactase beim Menschen wirkt nur bis zum 4. Lebensjahr. Erwachsene mit aktiver Lactase haben höhere Fitness, wenn sie Milch konsumieren können als Lactose-Intolerante. Lactaseproduktion früher aber nicht sinnvoll wegen höherem Energieaufwand. Ob Adaption oder Maladaption ist Kontextabhängig.

Lungenloser Salamander: Salamander leben im Wasser und haben ihre Lunge zurückgebildet. Jetzt zusätzliche Muskulatur für lange Zunge. Salamander kam wieder ans Land. Rückbau in Lunge aber sehr schwierig. Daher niedere Fitness durch Maladaption der Atmung über die Haut.

2 Formen Sexuelle Selektion

Funktioniert wie natürliche Selektion, wirkt aber auf den Paarungserfolg, Konkurrenz der Partnerwahl.

Intra-sexuell: aktiver Konkurrenzkampf unter gleichgeschlechtichen, Männchen kämpfen um Revier oder Weibchen

Inter-sexuell: passive Partnerwahl durch das Weibchen

M haben viele Spermien, W begrenzte Eizellen und investieren meist mehr Energie in Aufzucht.

direkte und indirekte Vorteile sexueller Selektion

direkt: guter Brutplatz, Nahrung, Schutz, Brutpflege (Rotrückenspinne: M lässt sich nach Sex fressen)

indirekt: gute Gene. Aufwändige Merkmale zeugen von Stärke. (Schildweber: längerer Schwanz zeugt von besserer körperlicher Verfassung. Individuum kann sich ein aufwändiges "Handicap" leisten)

Trade-Off sexueller und natürlicher Selektion

man muss abwägen, was wichtiger ist. Auffällige Merkmale versprechen mehr Erfolg bei den Weibchen, man wird aber auch für Fressfeinde auffälliger.

4 Vorteile und 5 Nachteile sexueller Reproduktion

+ generiert neue Genotypen

+ Kombination von vorteilhaften Mutationen

+ Beseitigung schädlicher Mutationen

+ Schnellere Evolution

 

- Kleinere Fitness, zweifache Kosten, da nur die Hälfte aller Individuen weiblich sind.

- Partnersuche kostet Zeit und Energie

- Geringere Verwandschaft mit Nachkommen, 0.5 datt 1

- Risikot von sexuell übertragbaren Krankheiten

- Rekombination kann vorteilhafte Genkombinationen zerstören (Auskreuzungsdepression)

Red Queen Hypothese

evolutionäres Wettrüsten zwischen Wirt und Parasit.

Sexuelle Reproduktion kann Wirt helfen sich schneller zu verändern. Parasit muss sich immer anpassen, um überleben zu können.

Afrikanische Schnecke macht vermehrt sex. Repr., je mehr sie infisziert ist.

Art def.

Gruppen, die sich untereinander kreuzen und von anderen Gruppen reproduktiv isoliert sind.

morphologisch ähnliche Tiere können anderen Arten zugehören. Giraffen paaren sich nicht mit allen Giraffen. Einzelne Arten sind daher gefährdeter als das Auge wahrnehmen kann.

Artbildung, 2 Formen

Evolution neuer Arten. Verbindet Mikro- und Makroevolution

Alle Faktoren, die Mikroevolution verursachen, können unter richtigen Umstänen zu Artbildung führen.

Artbildung bedingt reproduktive Isolation

 

Allopatrische Artbildung

Sympatrische Artbildung

Allopatrische Artbildung

Populationen werden durch geographische Barrriere getrennt. Mikroevolutionäre Prozesse führen zu Veränderungen in beiden Subpopulationen. Nach Entfernung der Barriere sind die Unterschiede zu gross und es findet keine Vermehrung zwischen den Subpopulationen mehr statt.

Krebsarten im Atlantik näher mit pazifischer Art verwandt als mit anderen atlantischen Arten. Landbrücke entstand vor ca. 3 MIo Jahren und bedingte Allopatrische Artbildung.

Sympatrische Artbildung

neue Arten entstehen sogar im gleichen Habitat, durch verschiedene Umweltbedingungen.

Rhagoletis (Fliegenart): Weibchen legt Eier in Früchte von Weissdorn. Nach Einführung von Apfel legen frühschlüpfende Rhagoletis ihre Eier in früher blühende Äpfel. Vermehren sich auch bevorzugt auf der Pflanzenart, wo sie geschlüpft sind. Fitness-Vorteil, da prädatorische Wespen auf Weissdorn-Larven spezialisiert sind, aber (noch) nicht auf Äpfel.

Phylogenie def.

Stammesgeschichte, beschreibt das Verwandschaftsverhältnis zwischen Arten.

Früher anhand morphologische Merkmale, heut DNA-Untersuchungen.

Ähnliche Arten nicht immer verwandt, unähnliche nicht immer nicht verwandt.

2 Formen reproduktiver Isolation

Prä-Zygotisch (vor Paarung): Verhaltensbedingt, Ökologisch (Habitat, Zeit, Bestäuber), Mechanisch

Prä-Zygotisch (nach Paarung): Kopulationsverhaltensbedingt, Genetisch

Post-Zygotisch (intrinsisch): Hybrid nicht lebensfähig, Hybrid steril

Post-Zygotisch (extrinsisch): ökologisch nicht lebensfähig, steril durch Verhalten

Radiation def.

schnelle Artbildung in Anpassung an neue Umgebung oder durch freiwerdende ökologische Nischen (Aussterben der Dinosaurier bedingt Radiation von Säugetieren)

Konvergente Evolution

nicht verwandt, aber ähnliche Merkmale aufgrund ählicher Nischen.

Analoge Merkmale

Deflin - Hai, Kakteen - Euphorbien

Divergente Evolution

Ansammlung von Unterschieden zwischen Populationen. Gleiche Grundstruktur, andere Ausprägung.

homologe Merkmale

Vorderextremitäen verschiedener Wirbeltiere, Wildkohl

3 Formen von Koevolution

Mutualismus

Kommensalismus

Prädation

Étudier