Evolution für Jana
Altklausuren
Altklausuren
Reproduktive Isolation kann in zwei Formen unterteilt werden: Prä- und postzygotische Isolation.
Definieren Sie jede Form kurz!
Präzygotische Isolation ist: verhindert die Bildung von Hybriden Zygoten
Postzygotische Isolation ist: verhindert die Überlebensrate und die Fruchtbarkeit von hybriden Zygoten
Nennen Sie zwei Formen der präzygotischen Isolation:
Saisonale oder zeitliche Isolierung: Paarungszeiten
Habitat-Isolierung: Populationen kommen in verschiedenen Habitaten vor
Sexuelle oder verhaltensbiologische Isolierung: sexuelle Attraktion ist gering.
Weibliche Cichliden wählen die Männchen anhand ihrer Farbgebung.
Eine Art mag findet blaue Männchen attraktiv, die andere rote
Spermienkonkurrenz
gametische Isolation bei Mehlkäfern
paart man ein weibliche freemanni mit freemanni(m) und castaneum(m), dann enthält man in den Nachkommen 3% Hybride und 97% freemanni
Spermien von Art1 schlagen Spermien von Art2 bei Befruchtung von weiblichen Art1 und umgekehrt
mechanische Isolation
Isolierung durch verschiedene Bestäuber
Nennen Sie zwei Formen der postzygotischen Isolation:
Reduzierte Überlebensrate der Hybriden
Hybrid--Sterilität: Die F1 Generation kann keine funktionstüchtigen Gameten erzeugen
Maulesel/Maultier. Hybriden von Esel und Pferd Kreuzungen
Sie haben die Selektionskoeffizienten (s), für eine nachteilige Mutation für Melanismus, in zwei voneinander isolierten Schmetterlingspopulationen ermittelt. In einer Population in Dortmund ist s = 0,05. In einer Population im Bayrischen Wald ist s = 0,01. Die gegenwärtige Frequenz des Melanismusgens ist in beiden Populationen 0,94.
Wenn Sie die Genfrequenzen nach 100 Schmetterlingsgenerationen erneut bestimmen:
In welcher Population wird ein niedrigerer Anteil des Melanismusgens vorkommen und warum?:
Der Selektionskoeffizient (eine Zahl zwischen 0 und 1) drückt aus, wie sehr die Träger eines bestimmten Allels von der natürlichen Selektion betroffen sind.
Bei s=1 komplette Selektion, bei s=0 keine Selektion • bei gleicher Ausgangsfrequenz wird in Dortmund der Anteil des Melanismusgens kleiner sein, weil hier der Selektionkoeffizient größer ist. Das heißt, dass die negative Selektion für das Gen in Dortmund stärker ist.
Nennen und beschreiben Sie vier Bedingungen, die für das Wirken von natürlicher Selektion gebraucht werden und beschreiben sie diese:
Überfluss an Reproduktion: Die Art muss mehr Nachkommen produzieren, als für ihren Erhalt erforderlich ist, damit Selektion über Generationen wirken kann, ohne die Art auszulöschen
Vererbung von Merkmalen/Eigenschaften: Selektion wirkt auf Allelebene, wenn keine Merkmale vererbt werden, ist auch keine Selektion möglich.
Variation von vererbbaren Merkmalen/Eigenschaften: Ohne Variation gibt es keine Unterschiede zwischen den Individuen und somit auch keine Selektion.
Variation im Reproduktionserfolg („Fitness“) in Bezug auf ein Merkmal/Eigenschaft: Selektion wirkt über die Fitness. Wenn ein Merkmal keine Auswirkung auf die Fitness hat dann wird es auch nicht selektioniert.
Nennen und beschreiben Sie die drei Formen von Artentstehung:
• sympatrische Artenenstehung:
Entstehen der neuen Art im Verbreitungsgebiet der Ursprungsart.
Cichlidien, Apfelfruchtfliegen => Eine Art bevorzugt Weißdorn die andere Äpfel (Wirtswechsel)
allopatrische Artenenstehung:
die Ursprungspopulation wird durch eine Geographische Barriere getrennt. Es gibt keinen Genfluss zwischen den beiden Populationen mehr und sie entwickeln sich unabhängig weiter, bis es zur reproduktiven Isolierung kommt
die Population ist durch eine Barriere getrennt (Vikarianz), und die neuen Arten entstehen ohne Kontakt miteinander zu haben
Bsp: Nebel- und Rabenkrähe. Wurden durch Eiszeit getrennt
parapatrische Artenstehung:
Typ der Allopatrie. Hier ist die Barriere aber nicht vollständig.
Die Arten entwickeln sich nebeneinander und haben Überlappungsgebiete.
Artbildung, bei der sich die neue Art ausgehend von einer Population bildet, deren Verbreitungsgebiet mit dem der ursprünglichen Art überlappt.
Entstehung von reproduktiver Isolation zwischen zwei Populationen deren Verbreitungsgebiete geographisch aneinandergrenzen. Dies tritt ein, wenn durch unterschiedliche Umweltbedingungen disruptive Selektion wirkt und diese stärker als der Genfluss zwischen den Populationen ist.
Bsp: Hausspatz
Was ist meiotic drive? Nennen und beschreiben Sie zwei konkrete Beispiele von meiotic drive, die in der Vorlesung vorgestellt wurden:
ist das über die Mendel’schen Gesetze hinausgehend häufige Vorkommen eines Allels oder Chromosoms in einem funktionstüchtigen Gameten
Drosophila aus Tunesien und den Seychellen: Unter den Kreuzprodukten sind Männchen mit segregation disorder Allel (sd) auf dem X-Chromosom und einem YChromosom ohne dieses, das dadurch verkümmert ist. Diese Männchen können daher nur Weibchen produzieren.
CMS: Pflanzen vererben im Samen weiblicherseits cms+, das bewirkt, dass keine Antheren gebildet werden können. Es hat zunächst den Vorteil, dass die Pflanze mehr Samenproduzieren kann und keine Ressourcen mehr in männliche Anteile stecken muss. Ohne Zusatzmutation wird sich dieses Allel immer weiter Ausbreiten, weil es rein mütterlich vererbt wird, und es für den Samen von Vorteil ist, wenn er sich multiplizieren kann. Ein Problem tritt auf, wenn der Pollen knapp wird. Durch den Selektionsdruck tritt in den Antheren evtl. eine restorer-Mutation auf, die die Wirkung vom cms+ aufhebt. Samen mit cms+ und Pollen mit r+ ergeben somit wieder eine funktionstüchtige Zwitterflanze
Dobzhanszky-Muller Modell:
• erklärt die Enstehung von postzygotischer Isolierung
sagt das Isolierung eine unvermeidbare Konsequenz der Selektion und der genetischen Drift von getrennten Populationen ist.
• bezieht sich auf allopatrische Artbildung •
Das Dobzhanszky-Muller Modell beschreibt, wie Arten durch die Substitutionen an mehreren genetischen Loci entstehen können? •
Hybride können nicht entstehen, wenn der Reproduktionsisolierungsindex (RI) = 1
Synergistische Epistasie:
= Multiple Mutationen haben einen über die Summe der Schäden der einzelnen Mutationen hinausgehenden schädlichen Effekt auf den Organismus (Fitnessabnahme)
In der Familie der Megachiroptera (Flughunde) haben die Männchen einiger Arten im Vergleich zu ihrer Körpergröße überproportional große Hoden. Es wurde zudem beobachtet, dass die Arten mit den großen Hoden in Schlafquartieren mit sehr vielen Individuen leben. Was könnte der Grund für diese Beobachtung sein?
Der Grund für diese Beobachtung ist die Spermienkonkurrenz zwischen den Männchen.
Die Männchen sind polygam und umso größer ihr Hoden ist, desto mehr Spermien können sie produzieren und dadurch auch mehr Weibchen begatten.
Ihr Fortpflanzungserfolg (Fitness) wird erhöht
Stellen Sie sich folgendes Paarungsexperiment vor: Ein Weibchen einer Art 1 wird vor die Wahl zwischen einem Männchen aus Art 1 und einem Männchen aus Art 2 gestellt. Dieses Experiment wird mit 100 Weibchen wiederholt. Die Ergebnisse der Paarungen sind unten angegeben. Berechnen Sie den präzygotischen Reproduktionsisolierungsindex (RI) für die drei Fälle
RI = (Paarungen_mit_gleichem_Typ - Paarungen_mit_anderem)/Gesamtanzahl_Paarungen
1) (75-25)/100 = 0,5
2) (50-50)/100 = 0 => vollständig zufällige Paarung
3) (100-0)/100 = 1 => vollständige reproduktive Isolierung: keine Hybriden
Sie sammeln Proben dreier unabhängiger Mäusepopulationen in Arizona / U.S.A. und genotypisieren ein Gen, dass die Felldichte kontrolliert. Sie beobachten die folgenden Verteilungen der Genotypen für jede Population: Berechnen Sie die nach Hardy-Weinberg zu erwartenden Frequenzen der aa Individuen für jede Population
Pop 1: (2*400+0)/2000 = 0,4 f(aa): 0,42 = 0,16
Pop 2: (2*0+800)/2000 = 0,4 f(aa): 0,42 = 0,16
Pop 3: (2*100+200)/2000 = 0,2 f(aa): 0,22 = 0,04
Welches Artkonzept wird beschrieben?
a) Nach welchem Artkonzept erfolgt die Einteilung von Arten allein aufgrund der morphologischen Merkmale?
b) Nach welchem Artkonzept spielt die reproduktive Isolierung die größte Rolle?
c) Nach welchem Artkonzept besetzt eine Art dieselbe Nische und nutzt dieselben natürlichen Ressourcen?
d) Welches Artkonzept wird am häufigsten in der modernen Biologie angewandt? .
e) Welches Artkonzept stellt besonders für asexuelle Spezies (z.B. Bakterien) ein Problem dar?
a) Nach welchem Artkonzept erfolgt die Einteilung von Arten allein aufgrund der morphologischen Merkmale? • Phänetisches A.
b) Nach welchem Artkonzept spielt die reproduktive Isolierung die größte Rolle? • biologisches A.
c) Nach welchem Artkonzept besetzt eine Art dieselbe Nische und nutzt dieselben natürlichen Ressourcen? • ökologisches A.
d) Welches Artkonzept wird am häufigsten in der modernen Biologie angewandt? • biologisches A.
e) Welches Artkonzept stellt besonders für asexuelle Spezies (z.B. Bakterien) ein Problem dar? • biologisches A.
Was ist eine Kryptospezies?
Kryptospezies oder auch kryptische Art := morphologisch nicht unterscheidbare Gruppe (Population) von Lebewesen, die von den (bisher) zur gleichen Art gerechneten Individuen reproduktiv isoliert ist. ◦ Bsp: Florfliege
Was kann man mit dem δ13C Wert einer Probe bestimmen?
ob die Probe aus organischem (biologischem) oder anorganischem Kohlenstoff besteht
biologischer Kohlenstoff ist immer zu leicht
Die ATP-Gewinnung mittels Chemiosmose koppelt bestimmte chemische Reaktionen mit dem Aufbau von Ionengradienten über die Plasmamembran. Die Energie im chemiosmotischen Potential dieser Gradienten wird von ATP-Synthetasen in Form von ATP gespeichert. Was für Reaktionen werden mit dem Aufbau der Ionengradienten gekoppelt:
Elektronentransportreaktionen vom Donor zum Akzeptor
Redoxreaktionen
Vor 2,4 Milliarden Jahren war auf der Erde einiges los. O2 tauchte erstmals in der Atmosphäre auf. Wichtige Indizien dafür sind a) das Verschwinden von kontinentalen Uraniniten (werden nur in Abwesenheit von O2 gebildet) und b) das erste Auftreten von kontinentalen Rotsandsteinen (zeigen Fe-Oxidation auf dem Lande an). Woher kam der O2?
oxygene Photosynthese der Cyanobakterien
Es gab eine Zeit, in der die Meere euxinisch waren. Die Meere waren sauerstofffrei (anoxisch) und reich an Schwefelwasserstoff (sulfidisch), der durch sulfatreduzierende Bakterien gebildet wurde. In welchem Zeitraum waren die Meere euxinisch?
• Bis ca. 580 Mio Jahre
Vor wie vielen Jahren traten die ersten Eukaryoten auf der Erde auf?
2,1 Milliarden
Der universelle Mechanismus der ATP-Gewinnung (letztendlich auch bei Fermentierern, weil sie von so synthetisierten Substraten wie Zucker und Proteinen leben) umfasst den Aufbau von Ionengradienten über die Plasmamembran mithilfe von Redox-Reaktionen und die Nutzung jener -Phosphatmoietät zu phosphorylieren. Wie heißt dieser Prozess?
Chemiosmose
Vor 2,4 Milliarden Jahren tauchte erstmals O2 in der Erdatmosphäre auf. Das Wasser im Meer blieb jedoch fast 1,5 Milliarden Jahre lang weitgehend anoxisch. Warum?
Der O2 oxidierte kontinentale Metallsulfide zu Sulfat, Sulfat wurde ins Meer getragen, marine Sulfatreduzierer bildeten daraus H2S, und H2S verbraucht O2.
Die ersten Bakterien und Archaeen mussten ihren Kohlenstoff- und Energiehaushalt decken. Einiges spricht dafür, dass die ersten Archaeen einen methanogenen Energiestoffwechsel und die ersten Bakterien einen acetogenen Stoffwechsel hatten:
4H2 + CO2 > CH4 + 2H2O
4H2 + 2CO2 > CH3COOH + 2H2O
Diese Reaktionen sind
Evolution
allmähliche Veränderung der vererbbaren Merkmal einer Population über die Zeit (Veränderung der Allel- und Genotypfrequenzen einer Population über die Zeit) oder: Änderung von Merkmalen zwischen Generationen
positive Selektion
: die Auswahl bestimmter Allele wird begünstigt. Anstieg der Allelfrequenz aufgrund von Fitnessgewinn
negative Selektion
: Entfernung von nachteiligen Allelen
Adaption:
Anpassung des Organismus an die jeweiligen Umweltbedingungen, (die zu einer Erhöhung der Fitness(Reproduktionserfolg) führt)
Homologie:
Ähnliche Merkmale bei unterschiedlichen Arten gehen auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück (aufgrund ihres gemeinsamen evolutionären Ursprungs)
Fitness:
Beitrag eines Individuums zum Genbestand der nachfolgenden Generation, abhängig von Überlebensrate und Fortpflanzungserfolg
Mutation:
spontan auftretende, dauerhafte Veränderung des Erbguts
„Segregation distortion“:
Gene die ausschließlich ihre eigene Vermehrung bewirken und dadurch in den funktionsfähigen Gameten überrepräsentiert sind, was eine Abweichung zu der 2. Mendelschen Regeln bewirkt.
Genetischer Drift:
zufällige, hervorgerufene Veränderung der Allelfrequenz in einer Population (ohne Selektion)
effektive Populationsgröße:
einer natürlichen Population ist gleich der Anzahl der Individuen einer idealen Population, welche die selbe Rate an genetischer Drift erzeugen. (abhängig von Fortpflanzungsrate, Berechnung der kleinsten überlebensfähigen Population)
Erklären Sie die Begriffe Homologie und Konvergenz/Analogie:
Bei Homologie gehen ähnliche Merkmale bei unterschiedlichen Arten auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück. Bei Konvergenz sind ähnlichen Merkmale bei unterschiedlichen Arten durch Anpassung an die Umwelt entstanden und haben eine gleiche Funktion.
Kennzeichnen sie diejenigen Paare, bei denen es sich um Homologien handelt
Nennen Sie fünf Indizien, die für die Evolutionstheorie und somit gegen das Wirken eines übermächtigen „Kreators“ sprechen, der alle Lebewesen zugleich erschaffen hat. Nennen sie die Indizien und erläutern sie diese anhand eines Beispiels:
Resistenzmechanismen: Evolution kann in kurzen Zeiträumen beobachtet, wie zum Beispiel bei Bakterien, die immer wieder Resistenzen gegen neue Antibiotika ausbilden
künstliche Selektion/Zucht: Evolution kann experimentell nachvollzogen werden durch Zucht von Tieren. Bei der Milchkuhzucht wurden immer nur Kühe gekreuzt,die viel Milch produzieren, wodurch sich die allgemeine Milchproduktion in der nächsten Generation erhöht.
Homologie von Merkmalen: Vorderextremitäten der Säugetiere haben den gleichen Aufbau.
Fossilien: Durch Fossilien kann man anhand von Zwischenstufen die Evolution nachvollziehen.
Entstehung neuer Arten: Als Beispiel gelten Ringarten, wie der Salamander in Amerika. Die Arten zeigen kontinuierliche Übergänge, bis zur reproduktiven Isolierung. Nordtyp kreuzt sich nicht mit Südtyp
Die neutrale Mutationsrate u eines Gens sei 10 -4pro Generation. Wie viele Neumutationen werden Sie an diesem Gen in einer Population von a) N = 10.000 Individuen b) N= 100.000 Individuen von einer auf die nächste Generation erwarten?
a)2*10.000*10^-4 = 2
b)2*10.000*10^-4 = 20
Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine der neu entstandenen, selektiv neutralen Neumutation in der Population von
a) N = 10.000 Individuen b) N= 100.000 Individuen
aufgrund des Effekts der genetischen Drift fixiert wird?
(DieFixierungswahrscheinlichkeit für eine neutrale Neumutation kann beschrieben werden durch 1/2N )
a) 1/2*10.000 * 2* 10.000* 10^-4 = 1*10^-4
b) 1/2*100.000 * 2 * 100.000 * 10^-4 = 1*10^-3
Erläutern Sie den gefundenen Zusammenhang zwischen Fixierung und Neumutation in Abhängigkeit von der Populationsgröße:
Umso größer die Population desto mehr Neumutationen entstehen und umso mehr Fixierungen. Die Wahrscheinlichkeit für die Fixierung einer Neumutation ist in kleineren Populationen größer.
Richtige Aussagen, Genetischer Drift:
Der Effekt der Genetischen Drift führt zu einer Änderung der Allelfrequenz.
Genetische Drift beschreibt eine ungerichtete Änderung von Allelfrequenzen in Populationen
Neue Merkmale von Arten entstehen anhand der Fixierung von Allelen in Populationen.
Genetische Drift ist in kleinen effektiven Populationen (Ne) besonders wirksam.
Genetische Drift kann Anpassungsprozesse der Organismen an ihre Umwelt NICHT erklären.
Genetischer Drift kann Evolution nicht jedoch Adaptation erklären
Die stochastische Natur von genetischer Drift macht Evolution unwiederholbar
Das Hardy-Weinberg Gleichgewicht (HWG) beschreibt die Verteilung von Genotypen aufgrund der Allelfrequenzen in einer Population. Welche Gründe könnten zu einer Abweichung des HWG führen?
Genduplikation (= Mutation)
sexuelle Selektion
genetische Drift
Heterozygoten-Vorteil (z.B. bei Sichelzellenanämie)
cytoplasmatische Männchen Sterilität (CMS)
NICHT!
mitochondriale Vererbung
sexuelle Vermehrung (asexuelle Vermehrung??)
diploider Chromosomensatz
X-chromosomale Vererbung
-
- 1 / 64
-
Flashcards
Natürliche Selektion hat Anpassungen hervorgebracht, die Vorteile auf verschiedenen Organisationsebenen erzeugen. Auf welcher Ebene hat die natürliche Selektion wahrscheinlich gewirkt, um die folgenden Prozesse zu erklären?
a) Evolution des Industriemelanismus bei Biston betularia (Birkenspanner)
b) Ursprung asexueller Kasten bei sozialen Insekten
c) Meiotic Drive bei Drosophila simulans
d) Evolution von Altruismus bei Scrub Jays (Buschhäher)
e) Cytoplasmatische Männchen-Sterilität (CMS) bei Pflanzen
a) Evolution des Industriemelanismus bei Biston betularia (Birkenspanner)
• Organismen-Ebene
b) Ursprung asexueller Kasten bei sozialen Insekten
• Ebene von Gruppen die genetisch verwandt sind
c) Meiotic Drive bei Drosophila simulans
• Gen-Ebene
d) Evolution von Altruismus bei Scrub Jays (Buschhäher)
• Ebene von Gruppen die genetisch verwandt sind
e) Cytoplasmatische Männchen-Sterilität (CMS) bei Pflanzen
• Gen-Ebene
Sie studieren eine Population des Schmetterlings Agraulis vanillae, dessen Wirtspflanzen verschiedene Arten des Genus Passiflora sind. Einige Genotypen dieser Schmetterlingsart sind besonders an die Wirts-pflanze Passiflora incarnata angepasst. Andere Genotypen sind an diese Wirtspflanze nicht gut angepasst. Für ein Projekt studieren sie die Eiablage-Fähigkeit von drei verschiedenen Genotypen des Schmetterlings auf der Wirtspflanze Passiflora incarnata. Hier sind ihre Beobachtungsergebnisse:
a) Wie hoch ist die relative Fitness der Genotypen:
b)Berechnen sie den Selektionskoeffizienten der Schmetterlingspopulation
c)Welche Selektionsart (type of selection) wirkt in dieser Population?
d) Welches Allel wird fixiert werden?
a) der Beitrag eines Genotyps zur nächsten Genotyps, verglichen mit dem Beitrag alternativer Genotypen für denselben Locus
A1A1 : 60/80 = 0,75
A1A2 : 80/80 = 1
A2A2 : 80/80 =1
b)Berechnen sie den Selektionskoeffizienten der Schmetterlingspopulation
s = 1-w(Fitness)
s= 1-0,75 = 0,25
c)Welche Selektionsart (type of selection) wirkt in dieser Population?
negative Selektion bezogen auf Allel A1
d) Welches Allel wird fixiert werden?
A2
Berechnen Sie die Durchschnittsfitness (mean fitness) der folgenden Schmetterlingspopulation:
Welchen Einfluss hat eine Verringerung der Schmetterlingspopulation von 10.000 auf 1.000 auf die Wahrscheinlichkeit der Fixierung und/oder die Geschwindigkeit der Fixierung?
Durschnittsfitness, erst relative Fitness:
A1A1 = 0,5
A1A2 = 1
A2A2 = 1/6
Df = (3000/10000)*0,5 + (6000/10000) *1 + (1000/10000) *1/6 = 0,767 = 77%
Die Fixierung wird schneller ablaufen aber die Wahrscheinlichkeit für die Fixierung ändert sich nicht.
Wie viele Generationen von Zufallspaarung benötigt eine Population die sich nicht im HardyWeinberg Gleichgewicht (HWG) befindet, um ein HWG zu erreichen?:
1
Reproduktive Isolation kann in zwei Formen unterteilt werden: Prä- und postzygotische Isolation.
Definieren Sie jede Form kurz!
Präzygotische Isolation ist: verhindert die Bildung von Hybriden Zygoten
Postzygotische Isolation ist: verhindert die Überlebensrate und die Fruchtbarkeit von hybriden Zygoten
Nennen Sie zwei Formen der präzygotischen Isolation:
Saisonale oder zeitliche Isolierung: Paarungszeiten
Habitat-Isolierung: Populationen kommen in verschiedenen Habitaten vor
Sexuelle oder verhaltensbiologische Isolierung: sexuelle Attraktion ist gering.
Weibliche Cichliden wählen die Männchen anhand ihrer Farbgebung.
Eine Art mag findet blaue Männchen attraktiv, die andere rote
Spermienkonkurrenz
gametische Isolation bei Mehlkäfern
paart man ein weibliche freemanni mit freemanni(m) und castaneum(m), dann enthält man in den Nachkommen 3% Hybride und 97% freemanni
Spermien von Art1 schlagen Spermien von Art2 bei Befruchtung von weiblichen Art1 und umgekehrt
mechanische Isolation
Isolierung durch verschiedene Bestäuber
Nennen Sie zwei Formen der postzygotischen Isolation:
Reduzierte Überlebensrate der Hybriden
Hybrid--Sterilität: Die F1 Generation kann keine funktionstüchtigen Gameten erzeugen
Maulesel/Maultier. Hybriden von Esel und Pferd Kreuzungen
Sie haben die Selektionskoeffizienten (s), für eine nachteilige Mutation für Melanismus, in zwei voneinander isolierten Schmetterlingspopulationen ermittelt. In einer Population in Dortmund ist s = 0,05. In einer Population im Bayrischen Wald ist s = 0,01. Die gegenwärtige Frequenz des Melanismusgens ist in beiden Populationen 0,94.
Wenn Sie die Genfrequenzen nach 100 Schmetterlingsgenerationen erneut bestimmen:
In welcher Population wird ein niedrigerer Anteil des Melanismusgens vorkommen und warum?:
Der Selektionskoeffizient (eine Zahl zwischen 0 und 1) drückt aus, wie sehr die Träger eines bestimmten Allels von der natürlichen Selektion betroffen sind.
Bei s=1 komplette Selektion, bei s=0 keine Selektion • bei gleicher Ausgangsfrequenz wird in Dortmund der Anteil des Melanismusgens kleiner sein, weil hier der Selektionkoeffizient größer ist. Das heißt, dass die negative Selektion für das Gen in Dortmund stärker ist.
Nennen und beschreiben Sie vier Bedingungen, die für das Wirken von natürlicher Selektion gebraucht werden und beschreiben sie diese:
Überfluss an Reproduktion: Die Art muss mehr Nachkommen produzieren, als für ihren Erhalt erforderlich ist, damit Selektion über Generationen wirken kann, ohne die Art auszulöschen
Vererbung von Merkmalen/Eigenschaften: Selektion wirkt auf Allelebene, wenn keine Merkmale vererbt werden, ist auch keine Selektion möglich.
Variation von vererbbaren Merkmalen/Eigenschaften: Ohne Variation gibt es keine Unterschiede zwischen den Individuen und somit auch keine Selektion.
Variation im Reproduktionserfolg („Fitness“) in Bezug auf ein Merkmal/Eigenschaft: Selektion wirkt über die Fitness. Wenn ein Merkmal keine Auswirkung auf die Fitness hat dann wird es auch nicht selektioniert.
Nennen und beschreiben Sie die drei Formen von Artentstehung:
• sympatrische Artenenstehung:
Entstehen der neuen Art im Verbreitungsgebiet der Ursprungsart.
Cichlidien, Apfelfruchtfliegen => Eine Art bevorzugt Weißdorn die andere Äpfel (Wirtswechsel)
allopatrische Artenenstehung:
die Ursprungspopulation wird durch eine Geographische Barriere getrennt. Es gibt keinen Genfluss zwischen den beiden Populationen mehr und sie entwickeln sich unabhängig weiter, bis es zur reproduktiven Isolierung kommt
die Population ist durch eine Barriere getrennt (Vikarianz), und die neuen Arten entstehen ohne Kontakt miteinander zu haben
Bsp: Nebel- und Rabenkrähe. Wurden durch Eiszeit getrennt
parapatrische Artenstehung:
Typ der Allopatrie. Hier ist die Barriere aber nicht vollständig.
Die Arten entwickeln sich nebeneinander und haben Überlappungsgebiete.
Artbildung, bei der sich die neue Art ausgehend von einer Population bildet, deren Verbreitungsgebiet mit dem der ursprünglichen Art überlappt.
Entstehung von reproduktiver Isolation zwischen zwei Populationen deren Verbreitungsgebiete geographisch aneinandergrenzen. Dies tritt ein, wenn durch unterschiedliche Umweltbedingungen disruptive Selektion wirkt und diese stärker als der Genfluss zwischen den Populationen ist.
Bsp: Hausspatz
Was ist meiotic drive? Nennen und beschreiben Sie zwei konkrete Beispiele von meiotic drive, die in der Vorlesung vorgestellt wurden:
ist das über die Mendel’schen Gesetze hinausgehend häufige Vorkommen eines Allels oder Chromosoms in einem funktionstüchtigen Gameten
Drosophila aus Tunesien und den Seychellen: Unter den Kreuzprodukten sind Männchen mit segregation disorder Allel (sd) auf dem X-Chromosom und einem YChromosom ohne dieses, das dadurch verkümmert ist. Diese Männchen können daher nur Weibchen produzieren.
CMS: Pflanzen vererben im Samen weiblicherseits cms+, das bewirkt, dass keine Antheren gebildet werden können. Es hat zunächst den Vorteil, dass die Pflanze mehr Samenproduzieren kann und keine Ressourcen mehr in männliche Anteile stecken muss. Ohne Zusatzmutation wird sich dieses Allel immer weiter Ausbreiten, weil es rein mütterlich vererbt wird, und es für den Samen von Vorteil ist, wenn er sich multiplizieren kann. Ein Problem tritt auf, wenn der Pollen knapp wird. Durch den Selektionsdruck tritt in den Antheren evtl. eine restorer-Mutation auf, die die Wirkung vom cms+ aufhebt. Samen mit cms+ und Pollen mit r+ ergeben somit wieder eine funktionstüchtige Zwitterflanze
Dobzhanszky-Muller Modell:
• erklärt die Enstehung von postzygotischer Isolierung
sagt das Isolierung eine unvermeidbare Konsequenz der Selektion und der genetischen Drift von getrennten Populationen ist.
• bezieht sich auf allopatrische Artbildung •
Das Dobzhanszky-Muller Modell beschreibt, wie Arten durch die Substitutionen an mehreren genetischen Loci entstehen können? •
Hybride können nicht entstehen, wenn der Reproduktionsisolierungsindex (RI) = 1
Synergistische Epistasie:
= Multiple Mutationen haben einen über die Summe der Schäden der einzelnen Mutationen hinausgehenden schädlichen Effekt auf den Organismus (Fitnessabnahme)
In der Familie der Megachiroptera (Flughunde) haben die Männchen einiger Arten im Vergleich zu ihrer Körpergröße überproportional große Hoden. Es wurde zudem beobachtet, dass die Arten mit den großen Hoden in Schlafquartieren mit sehr vielen Individuen leben. Was könnte der Grund für diese Beobachtung sein?
Der Grund für diese Beobachtung ist die Spermienkonkurrenz zwischen den Männchen.
Die Männchen sind polygam und umso größer ihr Hoden ist, desto mehr Spermien können sie produzieren und dadurch auch mehr Weibchen begatten.
Ihr Fortpflanzungserfolg (Fitness) wird erhöht
Stellen Sie sich folgendes Paarungsexperiment vor: Ein Weibchen einer Art 1 wird vor die Wahl zwischen einem Männchen aus Art 1 und einem Männchen aus Art 2 gestellt. Dieses Experiment wird mit 100 Weibchen wiederholt. Die Ergebnisse der Paarungen sind unten angegeben. Berechnen Sie den präzygotischen Reproduktionsisolierungsindex (RI) für die drei Fälle
RI = (Paarungen_mit_gleichem_Typ - Paarungen_mit_anderem)/Gesamtanzahl_Paarungen
1) (75-25)/100 = 0,5
2) (50-50)/100 = 0 => vollständig zufällige Paarung
3) (100-0)/100 = 1 => vollständige reproduktive Isolierung: keine Hybriden
Sie sammeln Proben dreier unabhängiger Mäusepopulationen in Arizona / U.S.A. und genotypisieren ein Gen, dass die Felldichte kontrolliert. Sie beobachten die folgenden Verteilungen der Genotypen für jede Population: Berechnen Sie die nach Hardy-Weinberg zu erwartenden Frequenzen der aa Individuen für jede Population
Pop 1: (2*400+0)/2000 = 0,4 f(aa): 0,42 = 0,16
Pop 2: (2*0+800)/2000 = 0,4 f(aa): 0,42 = 0,16
Pop 3: (2*100+200)/2000 = 0,2 f(aa): 0,22 = 0,04
Welches Artkonzept wird beschrieben?
a) Nach welchem Artkonzept erfolgt die Einteilung von Arten allein aufgrund der morphologischen Merkmale?
b) Nach welchem Artkonzept spielt die reproduktive Isolierung die größte Rolle?
c) Nach welchem Artkonzept besetzt eine Art dieselbe Nische und nutzt dieselben natürlichen Ressourcen?
d) Welches Artkonzept wird am häufigsten in der modernen Biologie angewandt? .
e) Welches Artkonzept stellt besonders für asexuelle Spezies (z.B. Bakterien) ein Problem dar?
a) Nach welchem Artkonzept erfolgt die Einteilung von Arten allein aufgrund der morphologischen Merkmale? • Phänetisches A.
b) Nach welchem Artkonzept spielt die reproduktive Isolierung die größte Rolle? • biologisches A.
c) Nach welchem Artkonzept besetzt eine Art dieselbe Nische und nutzt dieselben natürlichen Ressourcen? • ökologisches A.
d) Welches Artkonzept wird am häufigsten in der modernen Biologie angewandt? • biologisches A.
e) Welches Artkonzept stellt besonders für asexuelle Spezies (z.B. Bakterien) ein Problem dar? • biologisches A.
Was ist eine Kryptospezies?
Kryptospezies oder auch kryptische Art := morphologisch nicht unterscheidbare Gruppe (Population) von Lebewesen, die von den (bisher) zur gleichen Art gerechneten Individuen reproduktiv isoliert ist. ◦ Bsp: Florfliege
Was kann man mit dem δ13C Wert einer Probe bestimmen?
ob die Probe aus organischem (biologischem) oder anorganischem Kohlenstoff besteht
biologischer Kohlenstoff ist immer zu leicht
Die ATP-Gewinnung mittels Chemiosmose koppelt bestimmte chemische Reaktionen mit dem Aufbau von Ionengradienten über die Plasmamembran. Die Energie im chemiosmotischen Potential dieser Gradienten wird von ATP-Synthetasen in Form von ATP gespeichert. Was für Reaktionen werden mit dem Aufbau der Ionengradienten gekoppelt:
Elektronentransportreaktionen vom Donor zum Akzeptor
Redoxreaktionen
Vor 2,4 Milliarden Jahren war auf der Erde einiges los. O2 tauchte erstmals in der Atmosphäre auf. Wichtige Indizien dafür sind a) das Verschwinden von kontinentalen Uraniniten (werden nur in Abwesenheit von O2 gebildet) und b) das erste Auftreten von kontinentalen Rotsandsteinen (zeigen Fe-Oxidation auf dem Lande an). Woher kam der O2?
oxygene Photosynthese der Cyanobakterien
Es gab eine Zeit, in der die Meere euxinisch waren. Die Meere waren sauerstofffrei (anoxisch) und reich an Schwefelwasserstoff (sulfidisch), der durch sulfatreduzierende Bakterien gebildet wurde. In welchem Zeitraum waren die Meere euxinisch?
• Bis ca. 580 Mio Jahre
Vor wie vielen Jahren traten die ersten Eukaryoten auf der Erde auf?
2,1 Milliarden
Der universelle Mechanismus der ATP-Gewinnung (letztendlich auch bei Fermentierern, weil sie von so synthetisierten Substraten wie Zucker und Proteinen leben) umfasst den Aufbau von Ionengradienten über die Plasmamembran mithilfe von Redox-Reaktionen und die Nutzung jener -Phosphatmoietät zu phosphorylieren. Wie heißt dieser Prozess?
Chemiosmose
